لندن – ستعمل مركبة ستارشيب التابعة لشركة سبيس إكس على تغيير قواعد اللعبة في مجال توليد الطاقة الشمسية في الفضاء، وستجعل محطات الطاقة المدارية ليست ميسورة التكلفة فحسب، بل أرخص من العديد من الطرق الأخرى لتوليد الكهرباء على الأرض، وفقًا لشركة فيرتوس سوليس الناشئة ومقرها ميشيغان.
قدمت شركة Virtus Solis، التي أسسها مهندس الصواريخ السابق لشركة SpaceX جون باكنيل، مفهومها الخاص بإشعاع الطاقة الشمسية في المؤتمر الدولي للطاقة من الفضاء الذي عقد في لندن يوم الأربعاء 17 أبريل.
وقال باكنيل في المؤتمر: “لكي تعمل الطاقة الشمسية الفضائية، يجب أن يكون لديك إطلاق ثقيل، ويجب أن يكون لديك نقل لاسلكي للطاقة، ويجب أن يكون لديك اقتصاديات”. “بمجرد أن تتمكن من الوصول إلى الفضاء بتكلفة منخفضة، فهذه معجزة أقل تحتاج إلى حلها.”
متعلق ب: الطاقة الشمسية الفضائية قد تكون خطوة أقرب إلى الواقع بفضل هذا الاختبار الرئيسي (فيديو)
انخفضت تكلفة إطلاق الأقمار الصناعية إلى الفضاء في السنوات الأخيرة بفضل ظهور الصواريخ القابلة لإعادة الاستخدام والتي ابتكرتها شركة SpaceX. تتقاضى الشركة حاليًا أقل من 3000 دولار لكل كيلوغرام من الحمولة، لكن هذا لا يزال كثيرًا بالنسبة لتوليد الطاقة الشمسية في الفضاء، الأمر الذي سيتطلب مصفوفات مدارية هائلة أكبر من أكبر جسم يدور حاليًا في العالم، محطة الفضاء الدولية.
تعد شركة SpaceX بأنه بمجرد تشغيل المركبة الفضائية بالكامل وتشغيلها، فإن التكلفة ستكون باهظة أقل من 10 دولارات للكيلوغرام الواحد لرفع الأقمار الصناعية إلى الفضاء. على الرغم من أن هذا التقدير قد يكون متفائلًا بعض الشيء، إلا أن باكنيل يقول إنه بمجرد انخفاض تكلفة الإطلاق إلى مدار أرضي منخفض إلى أقل من 200 دولار للكيلوغرام الواحد، فإن الطاقة الشمسية الفضائية ستصبح أرخص من المحطات النووية الأرضية أو محطات الطاقة التي تعمل بالغاز والفحم. .
وقال باكنيل: “بمجرد أن تصبح المركبة الفضائية قابلة لإعادة الاستخدام بالكامل، فإن ذلك سيؤدي إلى خفض التكلفة”. “أطلقت شركة SpaceX مؤخرًا صاروخًا معززًا من طراز Falcon 9 للمرة العشرين، وهي تعيد التصديق على 40 عملية إطلاق. ومن المتصور أن تقوم Starship بمئات عمليات الإطلاق. لكننا نبني افتراضاتنا على استخدام 15 مرة.”
وفي الوقت الحالي، توفر الألواح الكهروضوئية الأرضية أرخص مصدر للكهرباء بأقل من 30 دولارًا لكل ميجاوات في الساعة. لكن الشمس لا تشرق في الليل، ويكافح خبراء الطاقة لتعويض هذا الانخفاض اليومي بمصادر الطاقة المتجددة الأخرى. وحتى الآن، يجب أن تكون محطات الطاقة النووية والغاز والفحم في وضع الاستعداد لتغطية الطلب بعد حلول الظلام أو في الأحوال الجوية السيئة. ولكن لا بد من التخلص التدريجي من الغاز والفحم حتى يتمكن العالم من تحقيق أهدافه المتعلقة بخفض الانبعاثات.
وقال باكنيل إن الطاقة النووية أكثر تكلفة بكثير. وقال باكنيل: “تتراوح تكلفة الطاقة النووية بين 150 و200 دولار لكل ميجاوات في الساعة”. “نعتقد أن نظامنا يمكن أن ينخفض إلى حوالي 30 دولارًا لكل ميجاوات ساعة مرة واحدة على نطاق واسع.”
يريد Virtus Solis بناء مصفوفات كهروضوئية عملاقة يصل عرضها إلى 0.6 ميل (1 كيلومتر) والتي سيتم تجميعها في المدار بواسطة الروبوتات من وحدات بعرض 5.3 قدم (1.6 متر). سيتم تسليم المئات من هذه الوحدات بواسطة مركبة فضائية واحدة إلى مدار مولنيا، وهو مدار بيضاوي الشكل للغاية حيث تقع أقرب نقطة له على بعد حوالي 500 ميل (800 كم) فوق الأرض وأبعدها على بعد 22000 ميل (35000 كم).
ويستغرق القمر الصناعي في هذا المدار 12 ساعة لإكمال دورة واحدة حول الكوكب، ولكن طبيعة هذا المدار تجعل المركبة الفضائية تبقى لأكثر من 11 ساعة في أبعد منطقة حيث يمكنها رؤية نصف الكرة بأكمله تقريبًا.
وقال باكنيل إن كوكبة مكونة من مصفوفتين أو أكثر من هذه المصفوفات ستوفر “طاقة تحميل أساسية” ثابتة للمنطقة. سيغطي نظام مكون من 16 مصفوفة العالم بأكمله، ويرسل الطاقة على شكل موجات ميكروويف إلى هوائيات استقبال عملاقة على الأرض.
قصص ذات الصلة:
– سيقوم القمر الصناعي الياباني بإرسال الطاقة الشمسية إلى الأرض في عام 2025
– المرايا في الفضاء يمكن أن تعزز إنتاج الطاقة الشمسية على الأرض. إليك الطريقة.
— هل يمكن للطاقة الشمسية الفضائية أن تعمل حقًا؟ هذه المكاسب والخسائر.
وقال باكنيل إن الشركة تعمل الآن على تحسين كفاءة نقل الطاقة لاسلكياً، وهو أمر آخر حجر عثرة كبير للطاقة الشمسية الفضائية. تتمتع الأنظمة الحالية بكفاءة تبلغ حوالي 5 بالمائة، ولكن للاستخدام العملي، ستكون هناك حاجة إلى كفاءة تبلغ حوالي 20 بالمائة.
في فبراير، أعلنت شركة Virtus Solis عن خطط لإطلاق قمر صناعي تجريبي لبث الطاقة في عام 2027 من شأنه اختبار تجميع الألواح الشمسية في الفضاء ونقل أكثر من كيلووات واحد من الطاقة إلى الأرض، وفقًا لـ أخبار الفضاء. وتأمل الشركة في بناء منشأة تجارية للطاقة الشمسية من فئة ميجاوات بحلول عام 2030.