بحث بر سر ساخت نیروگاه‌های خورشیدی در فضا، که زمانی موضوع داستان‌های علمی تخیلی بود، اخیرا به عنوان راه‌حل رادیکال اما جدی برای حل مشکل گرمایش مطرح شده است.
به گزارش پایگاه خبری بهره ورنیوز، در نتیجه این سوال مطرح می‌شود که آیا چنین پروژه‌ای در ابعاد وسیع واقع‌بینانه است؟ جواب کارشناسان به این سوال یکسان نیست.
از نظر علمی ثابت شده که چنین پروژه‌ای عملی است، اما اجرای آن پیچیده است و فقط زمان ضرورت و کارآیی آن را ثابت خواهد کرد. ساخت چنین نیروگاهی بر مفهومی آشنا استوار است.
به علاوه اتمسفر باعث پراکندگی نور می‌شود درحالی که در فضا خالص و بدون مانع به صفحات می‌رسد. یک صفحه خورشیدی در فضا انرژی بسیار بیشتری از نمونه زمینی‌اش جذب می‌کند.
این انرژی با کمک یک آنتن بزرگ به صورت اشعه به طرف گیرنده‌های بزرگ زمینی تابیده و مجددا به الکتریسیته تبدیل می‌شود. اما هنوز چالش‌های فنی و سوالات زیادی در مسیر اجرای این فکر وجود دارد.
به همین دلیل سازمان فضایی اروپا، اِسا، یک برنامه «تحقیق و توسعه» به نام «سولاریس» را برای تجزیه‌و‌تحلیل این مشکلات ایجاد کرده است.
کارشناسان می‌گویند که ابتدا باید صفحات بزرگ ساخته و با موشک‌های عظیم راهی فضا شود. برای کاهش هزینه انتقال، موشک‌ها باید مکررا قابل استفاده باشند؛ مثل راکت‌هایی که شرکت اسپیس اکس درحال ساخت آن است.
بعد باید آرایه‌های بزرگی از این صفحات را با کمک ربات‌ها در فضا نصب و آماده بهره‌برداری کرد.
مسئولان سولاریس، که می‌گویند هزینه چنین طرحی به ابعاد آن بستگی دارد، امیدوارند که ظرف یک دهه عملی شود.
سانجی ویجندران، سرپرست پروژه سولاریس، به بی‌بی‌سی گفته است که پژوهشی در اواسط دهه ۲۰۰۰ نشان داد که چنین نیروگاهی، با توجه به میزان انرژی تولیدی، ظرف شش ماه تا یک سال آلودگی ناشی از پرتاب آن را به فضا با موشک – که سوخت فوق‌العاده می‌خواهد – جبران می‌کند.
این قابل مقایسه با تومبیل‌های برقی است.
وزارت انرژی آمریکا تخمین می‌زند که یک خودروی سواری برقی در طول عمر به طور متوسط سالانه ۱۷۸۳ کیلوگرم دی اکسید کربن تولید می‌کند. این درحالی است که خودروی هیبردی سالانه ۲۶۱۸ کیلوگرم و اتومبیل احتراقی هر سال ۵۱۸۶ کیلوگرم دی اکسید کربن متصاعد می‌کند.
یعنی هرچند ساخت خودروهای برقی تصاعد بیشتری دارد، اما بعد از حدود دو سال این تصاعد اضافه را جبران می‌کند چون آلودگی کمتری دارد.
تاباندن انرژی به سوی زمین
نیروگاه خورشیدی در فضا باید انرژی را به صورت امواج مایکروِیو به زمین ساطع کند تا توسط آنتن‌هایی به قطر دو تا ده کیلومتر دریافت شود.
آقای ویجندران می‌گوید که هدف، تاباندن انرژی در فرکانسی مشابه امواج وای-فای و تلفن‌های موبایل است که ایمنی آنها نشان داده شده و برای ماهواره‌ها، هواپیماها یا پرندگان ضرری ندارد.
او می‌گوید: «تاکنون چند کشور از جمله ژاپن بر فناوری‌های ساخت نیروگاه خورشیدی در فضا کار کرده‌اند، اما چین تنها کشوری است که برنامه‌ای را برای احداث یک نیروگاه در مقیاس گیگاوات تا سال ۲۰۵۰ در فضا اعلام کرده است و طرحی برای نصب یک نمونه آزمایشی تا سال ۲۰۲۸ دارد. آمریکا هم مشغول کار در این زمینه است. ارتش آمریکا از چند سال پیش مشغول تامین مالی پژوهش‌هایی بوده تا شاید بتواند انرژی را به نقاط دورافتاده عملیاتی ارسال کند، جایی که رساندن سوخت به آنها سخت است.»
آژانس فضایی اروپا تا سال ۲۰۲۵ تحقیقات را کامل خواهد کرد و در آن زمان تصمیم خواهد گرفت که چنین برنامه‌ای را عملی کند یا نه. اگر تصمیم به اجرا گرفته شود، نمونه آزمایشی تا ۲۰۳۰ آماده خواهد شد و ظرف یک دهه به صورت تجاری نصب خواهد شد.
علاوه بر این، شرکت «اس‌ای‌آی» (اسپیس انرژی اینیستیو)و که محصول همکاری صنعت و دانشگاه‌های بریتانیاست، از پروژه‌ای برای نصب نیروگاهی احتمالا تا سال ۲۰۳۵ در فضا خبر داده است.
این پروژه به نام «کاسیوپیا» قصد دارد مجموعه‌ای از ماهواره‌های خیلی بزرگ را در مدارهای بسیار مرتفع قرار دهد تا انرژی خورشید را به زمین بتابانند.
موانع عمده
برای مقرون به‌صرفه بودن نصب چنین سیستمی در فضا باید از موشک‌هایی استفاده شود که قادر به رفت‌و‌آمد چندباره میان زمین و مدار باشند.
هرچند هنوز چنین سیستمی در ابعاد بزرگ وجود ندارد، اما موفقیت بخش خصوصی ممکن است به‌زودی مشکل هزینه و سرعت استقرار در فضا را تا حدودی حل کند.
موشک «استارشیپ»، که شرکت اسپیس اکس درحال توسعه آن است – و اولین آزمایش آن در روز ۲۰ آوریل ناکام ماند – در صورت موفقیت هزینه انتقال بار به فضا را به‌شدت کاهش خواهد داد.
ایلان ماسک، بنیانگذار این شرکت، گفته است که پرتاب استارشیپ در نهایت ۱۰ میلیون دلار هزینه خواهد داشت. در مقایسه هزینه پرتاب موشک فالکون ۹ این شرکت، که ظرفیت خیلی کمتری دارد، ۶۲ میلیون دلار است.
بزرگترین مانع فنی درحال حاضر تاباندن انرژی در حجم بالا از فضا به زمین است که در آن هم درحال پیشرفت است.
«موسسه فناوری کالیفرنیا» (دانشگاه کلتک) یک نمونه آزمایشی را در ماه ژانویه راهی مدار کرد و نشان داد که این سیستم می‌تواند انرژی را به زمین بتاباند؛ آزمایشی که اولین نمونه از این نوع در جهان بود.
این دانشگاه چند هفته پیش اعلام کرد که یک سیگنال انرژی را از مداری به ارتفاع ۵۵۰ کیلومتر ارسال کرده که توسط گیرنده‌ای در این دانشگاه دریافت شده است. علی حاجی‌میری، استاد مهندسی برق و یکی از دو مدیر این پروژه، این موضوع را در روز ۲۲ مه تایید کرد.
یووانا رادولوویچ، مدیر بخش طراحی و مهندسی در دانشگاه پورتسموت بریتانیا، نگران است که این نیروگاه‌ها بازدهی کمی داشته باشد: «به این دلیل که مخابره انرژی در طول فاصله‌های نسبتا زیاد بدون سیم به این سادگی‌ها هم نیست. فاصله باعث افت انرژی می‌شود و هرچه فاصله بیشتر باشد بازدهی هم پایین می‌آید. بازدهی انتقال انرژی با چنین سیستمی تا این اواخر کمتر از ده درصد گزارش شد.»
اما شرکت مشاوره «فریزر نش»، که گزارش مفصلی درباره ساخت چنین نیروگاه‌هایی برای دولت بریتانیا تهیه کرده است، می‌گوید که بازدهی انرژی تابیده شده به زمین شاید حدود ۶۰ درصد باشد.
آقای رادولوویچ می‌گوید: «هر وقت که بحران انرژی پیش می‌آید، ایده‌های عجیب و غریب در کانون توجه قرار می‌گیرد. البته هر کدام از این ایده ها محاسنی دارند، اما در طول تاریخ دیده‌ایم که هزینه اجرای آنها مانعی بزرگ است. من نمی‌گویم که ما نمی‌توانیم در جهت انتقال نیروی خورشیدی در فضا گام برداریم، اما کارهای خیلی بیشتری هست که می‌توانیم و باید در کوتاه‌مدت در زمین انجام دهیم.»
او می‌گوید که برای مشکل نیروگاه‌های خورشیدی در زمین که فقط در طول روز کار می‌کنند باید راه حل‌های متفاوتی جستجو کرد، مثل نصب باتری‌های بزرگ برای ذخیره برق.
کاملا امکان دارد تا زمانی که ساخت نیروگاه در فضا عملی شود، تاسیسات کافی برای ذخیره برق در باتری‌های بزرگ در زمین ایجاد کنیم.
پیشرفت در زمینه ایجاد تاسیسات بزرگ باتری در سالهای اخیر و همزمان جدی شدن ایده ساخت نیروگاه در فضا، به معنی رقابت میان فناوری‌های مختلف برای حل مشکل گرمایش و رسیدن به حالت کربن خنثی تا نیمه قرن است.
منبع: بی بی سی فارسی
مطالب مرتبط:
تجربه موفق کالیفرنیا در پرهیز از خاموشی گسترده با باتری‌های بزرگ
پنل خورشیدی قابل حمل به صورت اریگامی طراحی شد
کدام شهرهای اروپا از انرژی خورشیدی جان گرفتند؟/ از «پرنده خورشیدی» تا سلول‌های کنار جاده‌ای