نظرة عامة تنقل الطاقة الطاقة الشمسية إلى الأرض من ارتفاع 15000 قدم، وهي الخطوة التالية لتحدي الأقمار الصناعية التي تدور حولها
نظرة عامة تستخدم الطاقة أشعة الليزر القريبة من الأشعة تحت الحمراء لتوصيل الطاقة الفضائية إلى الألواح الشمسية الموجودة، وتسعى جاهدة لتحرير توليد الطاقة من قيود النهار والليل، ولكن لا يزال يتعين التحقق من المناخ والكفاءة.
(الملخص السابق: مهندس سابق في وكالة ناسا: بناء مركز بيانات فضائي هو أسوأ فكرة سيئة سمعتها على الإطلاق)
(ملحق الخلفية: نقل سد الخوانق الثلاثة إلى الفضاء> تخطط الصين لبناء محطة طاقة شمسية، فهل ستحقق البشرية حرية الطاقة؟)
محتويات هذا المقال
ارتفعت طائرة من طراز سيسنا كارافان إلى 15000 في نوفمبر من هذا العام بارتفاع قدم في في الهواء، يتم إطلاق ليزر غير مرئي قريب من الأشعة تحت الحمراء على اللوحة الشمسية الموجودة على الأرض، مما يؤدي على الفور إلى إضاءة قراءة الطاقة على لوحة العدادات. تظهر هذه التجربة التي أجرتها الشركة الناشئة Overview Energy أن إرسال "أشعة الشمس من السماء" مباشرة إلى شبكة الطاقة الحالية لم يعد مجرد ورقة مختبرية، بل خطة عمل يمكن الرهان عليها من خلال رأس المال الاستثماري.
تجربة الأشعة تحت الحمراء القريبة على ارتفاع خمسة كيلومترات
نظرة عامة تم إجراء اختبار الطاقة فوق الصحراء في جنوب غرب الولايات المتحدة. استمرت الطائرة في التحليق، ومرر شعاع الليزر عبر الطبقة السحابية الرقيقة واستمر في ضرب لوحة السيليكون متعددة البلورات التجارية الموجودة على الأرض، مما أدى إلى إنتاج "عدة كيلووات" من الطاقة. وفقًا لصحيفة سولار ديلي، هذه هي المرة الأولى التي يتم فيها تنفيذ "نقل الطاقة لاسلكيًا"، وهو تركيز طويل المدى للطاقة الشمسية الفضائية، باستخدام الطاقة المتاحة.
نظرة عامة أوضحت شركة Energy أن الخطوة التالية هي نقل جهاز الإرسال إلى قمر صناعي في مدار أرضي منخفض بحيث يتمكن نفس الليزر من تشغيل الألواح الشمسية الأرضية ليلاً.
استراتيجية مسار الليزر والتكلفة
مقارنة بحلول الموجات الدقيقة السائدة التي تتطلب عدة كيلومترات مربعة من أجهزة الاستشعار، نظرة عامة الميزة الأكبر للطاقة هي أن "ألواح استقبال الطاقة الشمسية الأرضية لا تحتاج إلى إعادة بنائها."
الطول الموجي لليزر قريب من طول موجة ضوء الشمس ويمكن امتصاصه مباشرة بواسطة ركائز السيليكون القياسية. وتقدر الشركة أنه بعد توصيل المصفوفات الشمسية الحالية التي تبلغ طاقتها التركيبية مئات الجيغاوات حول العالم بالليزر، فإن الإضاءة النهارية والليزر الليلي ستكمل بعضها البعض، ومن المتوقع أن يرتفع معدل استخدام رأس المال للوحدة من حوالي 25% إلى ما يقرب من 100%.
لقد اجتذب هذا النوع من التفكير مؤسسة EQT وLowercarbon Capital للمشاركة في جولة استثمار أولية بقيمة 20 مليون دولار لأنها تركز النفقات على نهاية الفضاء والإطلاق، وتجنب التكاليف الباهظة للأرض والبنية التحتية.
قيود الطقس والمخاطر الفنية
ومع ذلك، عندما تواجه الأشعة تحت الحمراء القريبة سحبًا كثيفة أو أمطارًا غزيرة، سيزداد التوهين بشكل حاد، وقد تنخفض كفاءة النقل إلى الصفر. وهذا يضع التكنولوجيا المستخدمة في الأصل لحل مشكلة انقطاع الطاقة الشمسية في مواجهة خطر الانقطاع الناجم عن المناخ مرة أخرى.
بالإضافة إلى ذلك، فإن المعلومات التي كشفت عنها شركة Overview Energy حتى الآن لا تذكر سوى "عدة كيلووات" من الخرج الفوري، مما يترك فجوات من حيث الكفاءة الشاملة، والتحكم في ارتعاش أشعة الضوء في الاضطرابات، وآليات إيقاف التشغيل الآمنة عالية التردد. بالنسبة لشركة ناشئة تخطط لإطلاق قمر صناعي منخفض المدار في عام 2028 وبدء إمدادات الطاقة التجارية في عام 2030، فإن هذه المشكلات الفيزيائية والهندسية ستؤثر بشكل مباشر على متطلبات رأس المال وجداول الإنتاج الضخم.
المحطة التالية: التحقق من المساحة والسوق
تراقب الوكالات الحكومية الأمريكية أيضًا الجدوى. أكملت وكالة مشاريع الأبحاث الدفاعية المتقدمة (DARPA) عرضًا توضيحيًا لنقل الليزر سطح إلى سطح بطول 8.5 كيلومتر هذا الصيف، مما يدل على إمكانية الاستخدام المزدوج. وفي الوقت نفسه، اختارت الصين بناء محطات طاقة تعمل بالموجات الدقيقة على نطاق واسع في مدار ثابت بالنسبة للأرض يبلغ طوله 36 ألف كيلومتر، والتحرك نحو بناء البنية التحتية الوطنية على نطاق واسع. إن الاستراتيجيتين أشبه بالمعركة بين وحدات التحكم وأجهزة الكمبيوتر الشخصية في عصر الإنترنت: هل يتعين علينا أن نسعى إلى نقطة واحدة لإمداد الطاقة في جميع الأحوال الجوية، أم هل ينبغي علينا أن نحقق ذلك باستخدام نظام بصري لامركزي وصغير وسريع التكرار؟ لا يزال من الصعب على السوق استخلاص النتائج في هذه المرحلة.
لكن تجربة نظرة عامة على الطاقة تثبت شيئًا واحدًا على الأقل: توليد الطاقة الفضائية لا يحتاج إلى انتظار محطات الطاقة العملاقة التي لم يتم الانتهاء منها بعد، وهناك بالفعل مسارات للتكامل مع الأصول الأرضية. وإذا تمكنت بعد ذلك من الحفاظ على الاستقرار في أجواء متغيرة وإثبات أن الليالي الصافية وحدها يمكن أن تحقق تدفقات نقدية إيجابية، فقد تتم إعادة تقييم كل شريحة سيليكون في أجهزة العالم.
ستحدد ما إذا كان بإمكانه اختراق السحب وشكوك المستثمرين ما إذا كان ضوء الليزر هذا يمكنه حقًا فتح فصل جديد في سوق الطاقة المتجددة في غضون 24 ساعة.
