تقنية ثورية للنقل اللاسلكي تجلب الطاقة الشمسية من الفضاء إلى الأرض

في خبر علمي مذهل، أعلن باحثون من مشروع الطاقة الشمسية الفضائية في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا، عن نجاح أول عملية نقل لاسلكية للطاقة الشمسية عبر الفضاء، باستخدام مصفوفة ميكرويف تعمل على انتقال وتحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية يمكن نقلها لأي مكان في العالم.

وبالنظر إلى النتائج الواعدة التي حققتها تقنية نقل الطاقة اللاسلكية، وبحسب البيان الصحفي لمعهد كاليفورنيا للتكنولوجيا "كالتك" (Caltech)، يتوقع الخبراء أنها ستكون واحدة من الحلول المستدامة للحصول على الطاقة الشمسية في المستقبل، وستساعد على تحقيق تحول كبير في قطاع الطاقة وتوفير كميات كبيرة من الطاقة النظيفة والمتجددة.

أسرع أشكال الطاقة المتجددة

وتعد الطاقة الشمسية الأسرع نموا في مجال الطاقة المتجددة، وتشكل حاليا 3.6% من إنتاج الكهرباء العالمي اليوم. وتحتل المركز الثالث في سوق الطاقة المتجددة بعد الطاقة المائية (الهيدروكهربائية) وطاقة الرياح.

ومن المتوقع أن تنمو أشكال الطاقة المتجددة الثلاثة بشكل كبير في العقود القادمة، لتصل إلى 40% بحلول عام 2035، و45% بحلول عام 2050. وإجمالا، من المتوقع أن تشكل مصادر الطاقة المتجددة 90% من سوق الطاقة بحلول منتصف القرن، نصفها تقريبا من الطاقة الشمسية.

ومع ذلك، تواجه الطاقة الشمسية العديد من التحديات الفنية والمشاكل التي يتعين التغلب عليها لتحقيق الانتقال إلى هذا النوع من الطاقة. ويعتبر العامل الرئيسي الذي يعوق استخدام الطاقة الشمسية هو عدم الاستمرارية، حيث لا يمكن جمع الطاقة إلا عندما يتوفر ضوء الشمس بكمية كافية.

ولمعالجة هذا الأمر، أمضى العلماء عقودا في البحث عن الطاقة الشمسية الفضائية (SBSP)، حيث تقوم الأقمار الصناعية في المدار بجمع الطاقة على مدار الساعة، 365 يوما في السنة، دون انقطاع.

تطوير التكنولوجيا

وفي سبيل تطوير هذه التكنولوجيا، أنجز باحثون من مشروع الطاقة الشمسية الفضائية (Space Solar Power Project) المعروف اختصارا باسم "إس إس بي بي" (SSPP) في "كالتك"، تجربة نقل الطاقة اللاسلكية الأولى باستخدام تقنية مصفوفة ميكرويف، لتجربة مدار منخفض لنقل الطاقة (Microwave Array for Power-transfer Low-orbit Experiment) المعروفة اختصارا باسم "مابل" (MAPLE).

ويعد مشروع "إس إس بي بي" جزءا من مشروع أوسع يهدف إلى تطبيق تقنية الطاقة الشمسية في الفضاء، حيث تم تطوير التقنية من قبل فريق من الباحثين بقيادة البروفيسور علي حاجي ميري في قسم الهندسة الكهربائية والهندسة الطبية بمعهد كاليفورنيا للتكنولوجيا، وتم استخدامها في مشروع لنقل الطاقة الشمسية اللاسلكية من الفضاء إلى الأرض.

ويتكون هذا المشروع من ثلاث تقنيات رئيسية، وهي مجموعة من الأجهزة المرنة والخفيفة التي تحتوي على محطات نقل الطاقة اللاسلكية والخلايا الشمسية، بحيث يمكن نقل الطاقة الشمسية من الفضاء إلى الأرض باستخدام تلك الأجهزة.

وتم إطلاق المشروع على متن صاروخ "سبيس إكس فالكون 9" في 3 يناير/كانون الثاني الماضي، وتم نقله باستخدام مركبة فضائية من شركة "مومنتوس".

نقل الطاقة لاسلكيا

ويتم توليد الطاقة الكهربية عن طريق تحويل طاقة الشمس إلى طاقة كهربائية باستخدام الخلايا الشمسية في المدار، حيث يمكن للأقمار الصناعية الحصول على الضوء الشمسي دون انقطاع.

وتعتبر تقنية نقل الطاقة اللاسلكية باستخدام الموجات اللاسلكية واحدة من الطرق الرئيسية لنقل الطاقة الشمسية من الفضاء إلى الأرض. وتستخدم هذه التقنية مجموعة ميكرويف تعمل على نقل الطاقة إلى محطات الاستقبال على الأرض.

وتتميز هذه التقنية بعدة مزايا، منها عدم الحاجة إلى الكابلات والأسلاك، وهو ما يجعلها أكثر كفاءة وأسرع في التنفيذ. كما أنها تساعد على تحسين نسبة تحويل الطاقة وتقليل الخسائر الناجمة عن النقل.

وتستخدم هذه التقنية في الوقت الحالي بنجاح في بعض المشاريع التجريبية في العالم، ويتوقع الباحثون أن تشهد انتشارا أكبر في المستقبل القريب، خاصة مع تزايد الاهتمام بالطاقة الشمسية وتطور التكنولوجيا في هذا المجال.