انسان ها در آستانه شروع برداشت انرژی خورشیدی از فضا هستند

نیوزویک در تاریخ 5 ژانویه در وب سایت خود گزارش داد، محققان موسسه فناوری کالیفرنیا با ارسال صفحات خورشیدی به فضا برای جمع آوری انرژی خورشیدی از مدار، تاریخچه انرژی های تجدیدپذیر را ثبت کرده اند.

در 3 ژانویه، محققان Caltech با موفقیت نمایشگر انرژی خورشیدی فضایی (SSPD) را به فضا پرتاب کردند. این یک فضاپیما نمونه اولیه است که انرژی خورشیدی را مستقل از جو و چرخه روزانه جمع آوری می کند. این فضاپیما از انتقال بی سیم برای ارسال انرژی خورشیدی به زمین استفاده خواهد کرد.

پنل های خورشیدی روی زمین از اثر فتوولتائیک برای تبدیل مستقیم نور خورشید به برق استفاده می کنند. در این، فوتون ها به سلول فتوولتائیک سیلیکونی برخورد می کنند و باعث می شوند که الکترون ها از اتم ها خارج شوند و در نتیجه جریان الکتریکی ایجاد شود. همچنین می توان انرژی را از نور خورشید با استفاده از فناوری حرارتی متمرکز خورشیدی (CSP) برداشت کرد که از آینه ها یا عدسی ها برای جمع آوری نور خورشید استفاده می کند و اجازه می دهد تا آن را به گرما تبدیل کند و در نهایت بخار با دمای بالا تولید کند که از طریق ژنراتورهای توربین به برق تبدیل می شود.

در سال 2021، انرژی خورشیدی 4 درصد از تولید برق جهان را تشکیل خواهد داد.

با این حال، یکی از معایب اصلی انرژی خورشیدی در زمین این است که فقط می تواند در طول روز انرژی جمع آوری کند و راندمان تولید برق تحت تأثیر فصول و پوشش ابر قرار دارد. می توان از این مشکلات در فضا جلوگیری کرد.

SSPD از سه جزء تشکیل شده است که هر کدام تحت آزمایش جداگانه ای قرار خواهند گرفت. اولین آزمایش، آزمایش ترکیبی فوق‌سبک درون مداری (DOLCE) است که استقرار یک فضاپیمای مدولار را آزمایش می‌کند، یک ساختار مربعی 6 فوت (1.83 متر) که مکانیسم‌های مورد نیاز برای آزادسازی یک خوشه کلاس یک کیلومتری را آزمایش می‌کند. فضاپیما آزمایش دوم ALBA است که آزمایش خواهد کرد که کدام یک از 32 نوع مختلف سلول فتوولتائیک در فضا کارآمدتر هستند. آزمایش نهایی، آرایه مایکروویو برای انتقال نیرو در آزمایش مدار پایین (MAPLE) است که استفاده از امواج مایکروویو برای انتقال انرژی را آزمایش خواهد کرد.

با این حال، برای راه اندازی و راه اندازی این فناوری نوظهور، باید از چندین نقطه عطف مهم عبور کرد.

کوین ترنبرث، دانشمند آب و هوا و محقق برجسته در مرکز ملی تحقیقات جوی، به خبرنگاران گفت: "بزرگترین چالش، به نظر من، انتقال انرژی خورشیدی به زمین بدون تلفات عظیم یا سایر مشکلات در آن زمان است (مانند ستون نور خورشیدی که خارج از منطقه مورد نظر خود می افتد).

این نباید در فضا، جایی که هوا وجود ندارد، مشکلی ایجاد کند.» اما هر زمان که تحت تأثیر اتم‌های اتمسفر (اتم‌های باردار در یونوسفر) و مولکول‌ها قرار گیرد، پراکندگی می‌تواند اتفاق بیفتد.

ترنبرث می گوید که جدی ترین مشکلات احتمالاً ناشی از بخار آب است که نور خورشید را جذب می کند و مقداری گرمای موضعی تولید می کند. این امر باعث تضعیف انتقال انرژی و کارایی آن می شود.

برخی از مناطق زمین، مانند مناطق نیمه گرمسیری، بخار آب کمتری دارند و می‌توانند نوعی پنجره را فراهم کنند." با تبدیل انرژی خورشیدی به انرژی مایکروویو می توان تا حدودی از این مشکل جلوگیری کرد که می تواند نسبتاً آسان از طریق جو منتقل شود مگر اینکه تحت تأثیر قطرات باران یا ذرات باشد. در زمین از برج های مایکروویو برای انتشار انرژی در محدوده 10 استفاده می شود. مایل (حدود 16 کیلومتر)، به جای صدها مایل."

او گفت: "یک مشکل بزرگ این است که انرژی خورشیدی به جای جمع شدن در همه جهات پخش می شود. تجمیع بهتری را می توان با استفاده از آنتن های بزرگ به دست آورد، اما حتی این نیاز به گیرنده های بزرگی دارد."

حتی اگر این فناوری کار کند، برخی فکر نمی‌کنند که مورد استفاده قرار گیرد.

توماس وایت، دانشمند سلول‌های خورشیدی و دانشیار دانشگاه سیدنی در استرالیا، به خبرنگاران گفت: «به سختی می‌توان تصور کرد که چگونه این رویکرد می‌تواند با انرژی فتوولتائیک در این سیاره رقابت کند، حتی زمانی که هزینه ذخیره‌سازی در نظر گرفته شود. یک منبع 24-ساعته ارائه دهید."

او گفت: "در حالی که سناریوهای بسیار خوش بینانه ای برای توسعه فناوری آینده وجود دارد، (تحلیل هزینه-فایده اخیر به سفارش آژانس فضایی اروپا) نشان می دهد که هزینه بالقوه تراز شده برق (LCOE) بین 3.8 تا 10.6 سنت یورو در هر سنت خواهد بود. کیلووات ساعت تا سال 2045. LCOE فعلی برای PV در این سیاره در حال حاضر حدود 3 سنت یورو در هر کیلووات ساعت است و سال به سال در حال کاهش است، بنابراین تا سال 2045 بسیار کمتر از این قیمت خواهد بود. هزینه ذخیره سازی انرژی نیز به سرعت در حال کاهش است."

به گفته وایت، اگر سلول‌های خورشیدی مبتنی بر فضا موفق باشند، باید با فناوری‌های موجود رقابت کنند، فناوری‌هایی که در حال حاضر به‌خوبی شناخته شده و به‌عنوان یکی از ارزان‌ترین راه‌های تولید برق اثبات شده‌اند و در مسیری بسیار قابل پیش‌بینی برای کاهش هزینه‌ها قرار دارند.