تستثمر القوات الجوية الأمريكية 100 مليون دولار لتطوير الطاقة الشمسية الفضائية باستخدام إشعاع الميكروويف

منذ بداية عام 2010، أتاحت التقنيات المتعلقة بخلايا الألواح الشمسية، وكذلك تلك المرتبطة بوحدات هوائي AESA، تطوير مفهوم كان يعتبر منذ فترة طويلة وحيد القرن التكنولوجي، وهو نقل الطاقة عن طريق الحزمة الكهرومغناطيسية. وبشكل ملموس، فهي تنطوي على تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية باستخدام الخلايا الكهروضوئية عالية الأداء، ثم تحويل هذه الطاقة الكهربائية إلى طاقة كهرومغناطيسية على شكلتوجيه إشعاع الميكروويف عبر وحدات مماثلة لتلك المستخدمة في هوائيات AESA للرادارات الحديثة، ولكنها تعمل على تردد الموجات الدقيقة، ليتم التقاطها بواسطة جهاز استقبال يحول الطاقة المستقبلة مرة أخرى إلى طاقة كهربائية. ستمكن هذه التقنية من التقاط الطاقة الشمسية في المدار الثابت بالنسبة للأرض، للاستفادة بشكل دائم من الأشعة الشمسية، وإرسالها إلى محطات الاستقبال/التحويل على الأرض، مما يخلق مصدر طاقة بدون تلوث كربوني، وبشكل لا نهائي تقريبًا... نظريًا .

ومن الناحية العملية، ما زلنا بعيدين عن القدرة على تنفيذ مثل هذا الحل، أولا بسبب الفجوة الهائلة في الأسعار الموجودة اليوم بين كيلوواط / ساعة من الطاقة الكهربائية الناتجة عن احتراق النفط والغاز والفحم، وحتى الطاقة النووية، والتي لا يتجاوز سعرها بضعة سنتات من اليورو، وسعر إنتاج كيلووات/ساعة من الطاقة الكهربائية الشمسية في الفضاء، والذي لا يزال يتجاوز اليوم 500 يورو. وفي الواقع، فإن عدم وجود سوق لهذه التقنيات على المدى القصير أو المتوسط ​​قد أدى لفترة طويلة إلى الحد من الأموال البحثية المخصصة لها، على الرغم من الإمكانات النظرية التي تمثلها.

تكلفة إنتاج الكهرباء بحلول عام 2020 تحليل الدفاع | سلسلة الخدمات اللوجستية العسكرية | الولايات المتحدة
يظل سعر إنتاج الكهرباء حسب المصدر في عام 2030 غير مناسب لدفعة هائلة لصالح الطاقة الشمسية الفضائية (مصدر وزارة التحول البيئي)

ولكن مع تزايد التوترات بين الدول في مختلف أنحاء العالم، فمن المحتمل أن يتم رفع هذا الوضع الراهن. وبالفعل، أعلنت القوات الجوية الأميركية، من خلال مختبر أبحاث القوات الجوية الأميركية، عن تمويل برنامج بقيمة 100 مليون دولار لتطوير تقنيات تهدف إلى تنفيذ مثل هذا الحل لتوفير الطاقة الكهربائية للوحدات العسكرية في الميدانوخاصة في العمليات الخارجية. وفي الواقع، فإنه سيجعل من الممكن تشغيل وحدة، أو بنية تحتية، دون الحاجة إلى الاتصال ببنية تحتية كهربائية ضعيفة بطبيعتها، أو الاعتماد على مولدات ثقيلة ومكلفة، أو الحاجة إلى تدفق لوجستي مستمر للوقود. بمعنى آخر، ستوفر هذه التكنولوجيا استقلالية كبيرة جدًا في مجال الطاقة للوحدات المنتشرة، وهو أحد الأصول الرئيسية في الصراعات التي تلوح في الأفق غدًا.

إذا كان الهدف بالنسبة لـ AFRL هو فقط تطوير قدرة إنتاجية محدودة لتزويد الوحدات التجريبية في البداية، فإن تطبيقات هذا المفهوم تذهب إلى ما هو أبعد من المجال العسكري. وفي الواقع، فإن أداء الطاقة للخلايا الكهروضوئية الحديثة، ووحدات الهوائيات النشطة، يتيح الآن تصور انخفاض تكلفة إنتاج الطاقة لكل كيلووات/ساعة إلى 7 إلى 8 سنتات يورو فقط، أو سعر ثابت. مع إنتاج الكهرباء باستخدام الطاقة الأحفورية، والتي من المرجح أن يرتفع سعرها في المستقبل، حتى دون الأخذ في الاعتبار الظواهر البيئية والمناخية الناتجة عنها. بالإضافة إلى ذلك، ستكون أقمار إنتاج الطاقة، المتمركزة في مدارات ثابتة بالنسبة للأرض، قادرة على إمداد مناطق التجميع بشكل مباشر ومستمر، في أقرب مكان ممكن من الاحتياجات. ومن الممكن أن تمثل هذه التكنولوجيا، على المدى الطويل، قضية استراتيجية حاسمة لمستقبل الكوكب.

تحليل دفاع فلامانفيل | سلسلة الخدمات اللوجستية العسكرية | الولايات المتحدة

ومع ذلك، لا تزال هناك العديد من المخاطر التكنولوجية التي يتعين التغلب عليها، قبل الوصول إلى الكأس المقدسة في مجال التكنولوجيا والطاقة: موثوقية المعدات، والصعوبات، وتكاليف الصيانة. ولكن هذا قبل الحصول على تذكرة الدخول إلى إنتاج الطاقة على نطاق واسع، وهو ما يؤدي إلى إبطاء الاستثمارات والإرادة العامة. وبالتالي، فإن القدرة الإنتاجية التي تبلغ 2.000 ميجاوات، أي ما يعادل 3 مفاعلات نووية، سوف تكلف أكثر من 30 مليار دولار للتنفيذ الأولي وحده، وفقا لتقييمات وكالة ناسا للمفاهيم المتقدمة المبتكرة، وسوف تكون مصحوبة أيضا بمخاطر تكنولوجية كبيرة. ومع الارتفاع الكبير في تكاليف بناء محطة فلامانفيل EPR بقدرة 1650 ميجاوات كمرجع، فإننا نتفهم تحفظات السلطات العامة في دعم نهج الطاقة هذا.

ولا يسعنا إلا أن نأمل، كما كان الحال بالنسبة للطيران ورحلات الفضاء ونظام تحديد المواقع العالمي (GPS) وحتى الإنترنت، أن الاستثمارات التكنولوجية التي تقوم بها المؤسسة العسكرية لتلبية احتياجات تشغيلية محددة ستفتح أيضًا فرصًا لإنتاج الطاقة بكميات كبيرة اقتصاديًا وبيئيًا.

لمزيد من المعلومات حول هذا النطاق التكنولوجي، راجع هذه المقالة من مجلة Space Review

لمزيد من

الشبكات الاجتماعية

أحدث المقالات