۶ طراحی برای بهره برداری از انرژی خورشیدی در فضا

شاید کمی احمقانه به نظر بیاید، ولی بسیاری از دانشمندان معتقدند که انرژی خورشیدی بر اساس فضا (SBSP) نشان‌گر تمایل بیش از حد ما برای حل بحران‌های انرژی جهانی است. تکنولوژی، این پتانسیل را دارد که راه‌هایی را برای به دام انداختن انرژی توسعه دهد. در سال ۱۹۶۸، پیتر گلاسر، یک دانشمند آمریکایی مشهور و مهندس هوافضا، ایده‌ی استفاده از فتوولتائیک‌هایی در فضا را مطرح کرد که قادر باشند به طور بی‌سیم، انرژی را از فضا به زمین بفرستند. ناسا اکنون بیش از سه دهه است که بر روی SBSP کار می‌کند ولی هم‌اکنون مقداری از تحقیقات باقی مانده است. در ادامه همراه اکوگیک باشید تا با ۶ عدد از نویدبخش‌ترین طراحی‌های فضایی با انرژی خورشید آشنا شوید.

[toggle_box]
[toggle_item title=”SPS-ALPHA” active=””]

دستگاه فضایی مارگاریتای شبیه به شیشه که به اختصار، SPS-ALPHA نام گرفته، ترکیبی از یک آرایه‌ی بزرگ از فیلم‌های نازک آینه‌ای است که به یک سطح منحنی شکل ماهواره نصب شده‌اند. این آینه‌ها قابل حرکت هستند و برای منعکس کردن اشعه‌های ورودی خورشید به سمت سلول‌های خورشیدی که در سمت عقب دستگاه نصب شده‌اند، به کار می‌روند. مجموعه‌ای از پنل‌های انتقال توان ماکروویو در قسمتی از دستگاه قرار می‌گیرد که رو به زمین است. این قسمت، امکان انتقال الکتریسیته‌ی تولید شده توسط سلول‌های خورشیدی به صورت امواج رادیویی به زمین را فراهم‌ می‌کند.

جان مانکینز، رهبر این ایده می‌گوید: گام‌های بعدی مورد نیاز، توسعه‌ی یک نمونه‌ی اولیه‌ی در حال کار از یک یا چند ماژول و اثبات کردن این سیستم در میدان است. در چند سال آینده، هدف ما، تست یک سیستم با پرواز در ارتفاعات کم زمین است. (منبع)

[/toggle_item]
[toggle_item title=”سیستم SBSP از JAXA” active=””]

آژانس اکتشافات فضایی ژاپن (JAXA) ادعا می‌کند که در سال ۲۰۲۰، نمونه‌ی اولیه نیروگاه خورشیدی فضایی خود را به فضا پرتاب خواهد کرد و در سال ۲۰۳۰، یک سیستم کامل فضایی را به کار خواهد گرفت. SBSP این آژانس اکتشافات فضایی، ماهواره‌ای است که برای حرکت کردن در مدار ثابت ۲۲,۴۰۰ مایل از خط استوا طراحی شده است در حالی که با سلول‌های خورشیدی با کروم تقویت شده، قادر به جذب نور خورشید خواهد بود. صفحات نئودیمیم که بر روی سطح ماهواره نصب شده‌اند، انرژی خورشیدی با بازده ۴۲% را با استفاده از پرتوهای لیزر به زمین ارسال می‌کنند. با تخمین‌های کنونی پیش‌بینی می‌شود که یک ماهواره‌ی SBSP منفرد در فضا قادر به تولید انرژی برای ۲۹۴,۰۰۰ خانه خواهد بود. (منبع)

[/toggle_item]

[toggle_item title=”ماهواره‌ی دایسون-هاروپ” active=””]

با این که ماهواره‌ی دایسون-هاروپ بر اساس توان فتوولتائیک طراحی نشده است، به قدر کافی برای کره‌ی زمین انرژی ذخیره می‌کند. این ماهواره، یک بادبان عظیم – با عرض ۸,۴۰۰ کیلومتر – برای به دام انداختن بادهای خورشیدی طراحی شده است. این بادبان توسط سیم‌های مسی، میدان مغناطیسی تولید می‌کند. این میدان قابلیت جذب الکترون‌های موجود در بادهای خورشیدی را دارد که به نوبه‌ی خود به یک دریافت کننده‌ی کروی اختصاص می‌یابند که یک جریان تولید می‌کند (یک رویکرد اساساً متفاوت نسبت به پنل‌های خورشیدی فتوولتائیک). انتقال انرژی به زمین، از طریق اشعه‌های لیزر مادون قرمز صورت می‌گیرد. پتانسیل کلی به دام انداختن باد‌های خورشیدی، به اندازه‌ی تولید یک میلیارد گیگاوات الکتریسیته می‌باشد؛ بنابراین پیدا کردن روشی برای استفاده از این منبع انرژی عظیم می‌تواند یک گام بزرگ برای بشر باشد.

(منبع)

[/toggle_item]

[toggle_item title=”برج خورشیدی” active=””]

Image credit: NASA artwork by Pat Rawlings/SAIC.

برج خورشیدی یک ساختار بسیار بلند ثابت شده‌ با گرانش می‌باشد و از متمرکز کننده‌های خورشیدی مداری قابل تورم، سلول‌های خورشیدی چند اتصاله و قسمت‌های مگنترون استفاده می‌کند تا انرژی خورشید را به زمین منتقل کند. این سیستم تقریباً شبیه به گل‌های آفتاب‌گردان عمل می‌کند و انرژی خورشیدی حاصل را از طریق ماکروویو به زمین ارسال می‌کند. هزینه‌ی این پروژه – قبل از تولید انرژی از خورشید- ۱۲ میلیارد دلار تخمین زده شده است. با این که برج خورشیدی یک کانسپت جالب است، نتایج محاسبات نشان داده است که این رویکرد می‌تواند فقط به یک ایستگاه زمینی و در دقایق مشخصی از روز، توان ارسال کند.

[/toggle_item]

[toggle_item title=”دیسک خورشیدی” active=””]

این ایده‌ی SBSP شامل یک قسمت فضایی و متقارن است که در مدار ثابت جغرافیایی زمین گسترده شده است. این سیستم، با سلول‌های خورشیدی با بازده بالا و به شکل فیلم‌های نازک پوشیده می‌شود. یک دیسک خورشیدی همراه با تجهیزات زمینی می‌تواند تا میزان ۱۰ گیگاوات انرژی تولید کند. (منبع+اطلاعات بیشتر)

[/toggle_item]

[toggle_item title=”برج بادبانی اروپایی SPS” active=””]

برج بادبانی اروپایی SPS (ماهواره‌ی توان خورشیدی)، یک سیستم مداری شبیه به برج است. این سیستم، تقریباً شبیه به برج خورشیدی است که به آن اشاره شد. ماهواره، پنل‌های خورشیدی مستطیلی را از ساختاری شبیه به بادبان که در امتداد برج قرار دارد اعزام می‌کند. ماهواره در مدار می‌ماند و انرژی الکتریسیته‌ی تولید شده را از طریق ماکروویو به زمین ارسال می‌کند. این طراحی در اواخر دهه‌ی ۹۰ شکل گرفت ولی در طی سال‌های اخیر، فعالیتی در ارتباط با آن صورت نگرفته است.

[/toggle_item]
[/toggle_box]

با توجه به مواردی که ذکر شد، می‌توان دریافت که تکنولوژی در حال حاضر دارای این پتانسیل می‌باشد تا به وسیله‌ی آن در فضا انرژی تولید کرد و انرژی حاصل را از طریق امواجی با فرکانس رادیویی به زمین ارسال کرد. با کمک این طرح‌ها، می‌توان در طی ۲۴ ساعت شبانه روز، از انرژی خورشیدی استفاده کرد.

می‌توان SBSPها را هدف نهایی انرژی‌های نو به حساب آورد. این سیستم‌های این قابلیت را دارند تا برق کل کره‌ی زمین را توسط الکتریسیته تأمین کنند. با همکاری چین، هند، ژاپن، اتحادیه‌ی اروپا و آمریکا برای سرمایه‌گذاری و تحقیقات در این زمینه، همواره امکان دست‌یابی به انرژی خورشیدی در فضا بیشتر و بیشتر شده است.