المزارع الشمسية الفضائية: اختراق جديد في صناعة الطاقة المتجددة

تعد الطاقة الشمسية واحدة من أكثر المسارات الواعدة نحو إزالة الكربون، ولكنها ‏تواجه بعض التحديات الهائلة التي يجب معالجتها بسرعة إذا أردنا الحد من ‏الانبعاثات بسرعة كافية لتجنب أسوأ آثار تغير المناخ. أولاً، لم يعد لدينا مساحة ‏كافية لبناء مزارع جديدة للطاقة الشمسية. يمكن أن تمتد مزارع الطاقة الشمسية ‏الكبيرة على مساحة آلاف الأفدنة، وتواجه صراعات مثيرة للجدل حول استخدام ‏الأراضي في جميع أنحاء العالم. ثانياً، الطاقة الشمسية متغيرة، أي أنها تعتمد على ‏الطقس، والوقت من اليوم، وميل الأرض. وهذا يجعل من الصعب للغاية على ‏الطاقة الشمسية أن تضاهي موثوقية وأمان الوقود الأحفوري، والذي يمكن التحكم ‏فيه بسهولة لإنتاج مقدار الطاقة التي نحتاجها بالضبط عندما نحتاج إليها. ولكن ماذا ‏لو كان هناك ابتكار واحد للطاقة الشمسية يمكنه حل هاتين المشكلتين اللتين ‏ستغيران قواعد اللعبة بضربة واحدة؟ ‏‎

الجواب: إرسال مزارع الطاقة الشمسية إلى الفضاء. حقًا. لقد حقق العلماء مؤخرًا ‏تقدمًا هائلاً نحو بناء مزارع الطاقة الشمسية حيث لا تتعارض مع أي أولويات ‏أخرى لاستخدام الأراضي، أو تتعامل مع المضايقات المزعجة مثل غروب الشمس ‏والمواسم. في حين أن الأمر يبدو وكأنه شيء ممزق من صفحات رواية الخيال ‏العلمي، فإن الطاقة الشمسية في عصر الفضاء تقترب للغاية وبشكل متزايد من أن ‏تصبح حقيقة قابلة للتطوير.

‏‎
وذكرت صحيفة أويل برايس في وقت سابق من هذا العام أنه "بفضل البنية التحتية ‏ذات الأسعار المعقولة بشكل متزايد وانخفاض تكلفة إطلاق الفضاء، هناك سباق ‏فضائي جديد يتكشف حول العالم". لقد عمل الباحثون في الولايات المتحدة والمملكة ‏المتحدة والصين على تطوير علم مزارع الطاقة الشمسية المدارية في السنوات ‏الأخيرة. ‏‎

وفي يونيو من هذا العام، صنع العلماء في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا (كالتيك) ‏التاريخ عندما نجح جهازهم التجريبي للطاقة الشمسية الفضائية (‏SSPD-1‎‏) في نقل ‏الطاقة الشمسية من الفضاء إلى الأرض. هناك مبادرة واعدة أخرى من وكالة ‏الفضاء الأوروبية (‏ESA‏) تسير على الطريق الصحيح لتكون جاهزة تمامًا للنشر ‏بحلول عام 2025 فقط، وعلى الجانب الآخر من العالم، "أعلنت الصين عن خطط ‏لوضع وحدة تجريبية بحجم ميجاوات في مدار أرضي منخفض في عام 2028، قبل ‏نشر نظام آخر في مدار متزامن مع الأرض أكثر بعدًا في عام 2030، وفقًا لتقرير ‏صدر في وقت سابق من هذا العام من مجلة ‏Nature‏.‏

لكن التقدم الجديد الذي حققته جامعتي ساري وسوانسي يمكن أن يكون له آثار ‏مدمرة بشكل إيجابي على كل هذه المشاريع، ومستقبل مزارع الطاقة الشمسية ‏الفضائية ككل. وقد تمكنت تجربتهم الأخيرة من حل بعض أكبر المشاكل التي تقف ‏بين التجريب وتسويق الطاقة الشمسية في عصر الفضاء: التكلفة والمتانة. ‏‎

وحتى الآن، كان بناء وإطلاق الألواح الشمسية على طول الطريق إلى المدار مكلفًا ‏للغاية. وبعد ذلك، بمجرد وصولهم إلى هناك، عليهم أن يتحملوا كميات هائلة من ‏الإشعاع. كل من هذه العوامل تؤدي إلى كارثة بالنسبة للإمكانات التجارية لمثل هذا ‏المسعى. لكن النتائج الجديدة من ساري وسوانزي المنشورة في مجلة ‏Acta ‎Astronautica‏ في 24 أكتوبر تشير إلى أنه يمكن التغلب على هذه التحديات، ‏لأنها "تُظهر أن إنتاج لوحة شمسية جديدة خفيفة الوزن أمر ممكن - وأن ويمكنها ‏تحمل الإشعاع الشمسي لأكثر من ست سنوات، وتوليد الطاقة حتى بعد 30 ألف ‏دورة حول الكوكب.‏

‏"نحن سعداء للغاية لأن المهمة المصممة لتستمر لمدة عام واحد لا تزال تعمل بعد ‏ستة أعوام. تظهر هذه البيانات التفصيلية أن الألواح مقاومة للإشعاع وأن هيكلها ‏الرقيق لم يتدهور في الظروف الحرارية والفراغية القاسية في الفضاء،" المؤلف ‏الرئيسي والأستاذ الفخري لهندسة المركبات الفضائية في مركز الفضاء بجامعة ‏ساري كريغ. وقال أندروود لـ ‏Salon‏. إن الألواح ليست أكبر حجمًا وأخف وزنًا ‏وأرخص إنتاجًا من التكنولوجيا الحالية فحسب، بل إنها أيضًا أقوى لكل خلية من ‏حيث إنتاج الطاقة. والأهم من ذلك، أنها مرنة، مما يجعل إطلاقها والنشر أكثر ‏كفاءة وأقل تكلفة.

ومن الصعب التقليل من أهمية هذا الاختراق. إن القدرة على توسيع نطاق إنتاج ‏الطاقة الشمسية على المستوى التجاري في الفضاء الخارجي من شأنها أن تحل ‏بعضًا من أصعب المشكلات التي تواجه التحول إلى الطاقة الخضراء. سيتطلب ‏تحقيق الأهداف المناخية الوطنية على نطاق عالمي توسعًا غير مسبوق في إنتاج ‏الطاقة الشمسية من حيث الحجم والسرعة. وبينما نتسابق مع الزمن لتجنب أسوأ آثار ‏تغير المناخ وتلقي الحكومات كميات متزايدة من الدعم المالي ودعم السياسات لدعم ‏التوسع في الطاقة المتجددة، فإننا نشهد طفرة تاريخية في الطاقة الشمسية - ولكن ‏معدل النمو الحالي هو غير مستدامة ما لم نتمكن من إعادة تشكيل الصناعة بشكل ‏جدي والتي تعوقها حاليًا الصراعات على استخدام الأراضي، والقيود على تخزين ‏الطاقة، والعقبات التنظيمية. إن إزالة التمدد الشمسي من هذه التعقيدات الأرضية هو ‏أمل كبير بالفعل.