انرژی خورشیدی مداری: نیروگاه های خورشیدی در فضا

• نویسنده:
• نام نویسنده

  آینده نگاری کوانتوم ران
• مارس 20، 2023

نگرانی فزاینده برای پایداری زیست محیطی، علاقه به یافتن انرژی های تجدیدپذیر را افزایش داده است. سیستم های انرژی خورشیدی و بادی به عنوان گزینه های محبوب ظاهر شده اند. با این حال، وابستگی آنها به مقادیر زیاد زمین و شرایط بهینه، کارایی آنها را به عنوان تنها منابع انرژی محدود می کند. یک راه حل جایگزین، برداشت نور خورشید در فضا است که می تواند منبع انرژی ثابتی را بدون محدودیت های ناشی از زمین و شرایط آب و هوایی فراهم کند.

زمینه انرژی خورشیدی مداری

یک نیروگاه خورشیدی مداری در یک مدار زمین ایستا پتانسیل این را دارد که یک منبع ثابت 24/7 انرژی خورشیدی را در طول عمر عملیاتی خود فراهم کند. این ایستگاه از طریق انرژی خورشیدی انرژی تولید می کند و با استفاده از امواج الکترومغناطیسی آن را به زمین ارسال می کند. دولت بریتانیا هدف خود را برای ایجاد اولین چنین سیستمی تا سال 2035 تعیین کرده است و در حال بررسی استفاده از فناوری موشک قابل استفاده مجدد Space X برای تحقق این پروژه است.

چین قبلاً آزمایش انتقال نیرو در فواصل بزرگ از طریق امواج الکترومغناطیسی را آغاز کرده است. در همین حال، آژانس فضایی ژاپن، JAXA، طرحی دارد که شامل آینه‌های شناور آزاد برای متمرکز کردن نور خورشید و هدایت انرژی به زمین از طریق یک میلیارد آنتن و فناوری مایکروویو است. با این حال، نگرانی‌هایی در مورد اینکه چگونه پرتوهای رادیویی فرکانس بالا که توسط بریتانیا استفاده می‌شود، بر ارتباطات زمینی و عملیات کنترل ترافیک که به استفاده از امواج رادیویی وابسته است، تأثیر می‌گذارد، وجود دارد.

اجرای یک نیروگاه مداری می‌تواند به کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای و کاهش هزینه‌های انرژی کمک کند، اما نگرانی‌هایی در مورد هزینه ساخت و انتشار گازهای گلخانه‌ای بالقوه تولید شده در طول ساخت و نگهداری آن نیز وجود دارد. علاوه بر این، همانطور که توسط JAXA اشاره شده است، هماهنگ کردن آنتن ها برای داشتن یک پرتو متمرکز نیز یک چالش بزرگ است. تعامل امواج مایکروویو با پلاسما نیز نیازمند مطالعه بیشتر برای درک کامل مفاهیم آن است. 

تاثیر مخرب 

ایستگاه‌های فضایی انرژی خورشیدی می‌توانند وابستگی جهانی به سوخت‌های فسیلی برای تولید برق را کاهش دهند و به طور بالقوه منجر به کاهش قابل توجهی در انتشار گازهای گلخانه‌ای شوند. علاوه بر این، موفقیت این عملیات می تواند بودجه بخش دولتی و خصوصی را برای فناوری های سفر فضایی افزایش دهد. با این حال، تکیه بر یک یا چند ایستگاه برق مداری نیز خطرات مرتبط با خرابی سیستم یا قطعه را افزایش می دهد. 

تعمیر و نگهداری یک نیروگاه مداری احتمالاً نیاز به استفاده از روبات‌ها دارد، زیرا انجام وظایف نگهداری در شرایط سخت فضایی برای انسان دشوار و مقرون به صرفه است. هزینه قطعات تعویضی، مواد و نیروی کار مورد نیاز برای انجام تعمیرات نیز عامل مهمی است که باید در نظر گرفته شود.

در صورت خرابی سیستم، عواقب آن می تواند گسترده و قابل توجه باشد. هزینه تعمیر این نیروگاه های فضایی و بازگرداندن آنها به ظرفیت کامل عملیاتی بالا خواهد بود و از دست دادن نیرو می تواند منجر به کمبود موقت انرژی زمینی در کل مناطق شود. بنابراین، اطمینان از پایداری و قابلیت اطمینان چنین سیستم‌هایی از طریق آزمایش و صلاحیت کامل قطعات، و همچنین اجرای روش‌های نظارت و نگهداری قوی برای شناسایی و رسیدگی فعالانه به مسائل احتمالی، بسیار مهم خواهد بود.

مفاهیم انرژی خورشیدی مداری

پیامدهای گسترده تر انرژی خورشیدی مداری ممکن است شامل موارد زیر باشد:

• خودکفایی در تولید انرژی کشورهایی که از چنین ایستگاه هایی استفاده می کنند.
• دسترسی گسترده تر به برق، به ویژه در مناطق روستایی و دورافتاده، که می تواند کیفیت زندگی را بهبود بخشد و توسعه اجتماعی را افزایش دهد.
• کاهش هزینه های مرتبط با تولید و توزیع انرژی که منجر به کاهش فقر و افزایش رشد اقتصادی می شود.
• توسعه انرژی خورشیدی مداری که منجر به پیشرفت‌های تکمیلی در فناوری فضایی و ایجاد مشاغل جدید و با فناوری پیشرفته در مهندسی، تحقیقات و تولید می‌شود.
• افزایش مشاغل انرژی پاک منجر به دور شدن از نقش‌های سنتی سوخت‌های فسیلی می‌شود که به طور بالقوه منجر به از دست دادن شغل و نیاز به بازآموزی و توسعه نیروی کار می‌شود.
• افزایش همکاری و همکاری بین کشورها و همچنین افزایش رقابت برای پیشرفت های فناوری در این زمینه.
• اجرای انرژی خورشیدی مداری منجر به ایجاد مقررات و قوانین جدید پیرامون استفاده از فضا و استقرار ماهواره ها می شود که به طور بالقوه منجر به توافقات و معاهدات بین المللی جدید می شود.
• در دسترس بودن بیشتر زمین برای مقاصد مسکونی، تجاری و کشاورزی.

سوالاتی که باید در نظر گرفته شود

• چگونه کشورها می توانند برای حمایت از طرح های انرژی تجدیدپذیر مانند این همکاری بهتری داشته باشند؟
• چگونه شرکت های بالقوه در این زمینه می توانند زباله های فضایی و سایر مسائل احتمالی را کاهش دهند؟