انرژی خورشیدی مبتنی بر فضا که زمانی خیال دیستوپیایی به نظر میرسید، به زودی میتواند صنعت انرژیهای تجدیدپذیر را متحول کند.
در سال ۱۹۴۱، دو فضانورد انجام کاری به ظاهر ناممکن را آغاز کردند: آموزش یک ربات برای اداره یک ایستگاه انرژی خورشیدی در فضا که میتوانست انرژی را در سراسر منظومه شمسی به صورت پرتو ارسال کند.
آگهی
آگهی
البته این داستانی کاملا تخیلی بود، خط داستانی دیستوپیایی داستان کوتاه «دلیل» نوشته نویسنده علمیتخیلی، آیزاک آسیموف. با این حال، کمتر از دو دهه بعد، دانشمندان واقعی شروع کردند به این فکر که آیا واقعا میتوان منابع تجدیدپذیر را در فضای بیرونی به کار گرفت یا نه.
سال گذشته پژوهشگران کالج کینگز لندن به این نتیجه رسیدند که تا سال ۲۰۵۰، پنلهای خورشیدی در فضا میتوانند نیاز اروپا به انرژیهای تجدیدپذیر مستقر روی زمین را تا ۸۰ درصد کاهش دهند. اما آیا واقعا موضوع تا این حد ساده است؟
انرژی خورشیدی مبتنی بر فضا چیست؟
سامانههای انرژی خورشیدی مبتنی بر فضا (SBSP) از منظومهای از ماهوارههای بسیار بزرگ در مدارهای بالای زمین تشکیل میشود که در آنها خورشید بیش از ۹۹ درصد زمان قابل مشاهده است.
این ماهوارهها با استفاده از بازتابندههایی شبیه آینه، انرژی خورشیدی را جمعآوری میکنند و آن را بدون کمک هیچ رباتی به یک نقطه ثابت و امن روی زمین میفرستند. در آنجا این انرژی به برق تبدیل و وارد شبکه توزیع میشود تا به خانهها و کسبوکارها برسد.
مطالعهای جدید به سفارش وزارت امنیت انرژی و کربن صفر خالص بریتانیا (DESNZ) نشان میدهد که سامانههای SBSP در مقیاس کوچک میتوانند حتی از حدود سال ۲۰۴۰ از نظر هزینه با دیگر منابع تجاری تولید برق رقابت کنند، بهویژه اگر مثلا از طریق زیرساختهای موجود در مزارع بادی فراساحلی به شبکه متصل شوند.
آیا انرژی خورشیدی مبتنی بر فضا کلید پایان دادن به سوختهای فسیلی است؟
جهان، علیرغم رونق انرژیهای تجدیدپذیر، در فاصله گرفتن از سوختهای فسیلی تعلل میکند.
گذار از نفت و گاز به یکی از موضوعات جنجالی نشست اقلیمی کاپ۳۰ سال گذشته در بلم تبدیل شد، هرچند اصلا در دستور کار رسمی نبود. در این نشست بیش از ۹۰ کشور از ایده تدوین نقشه راهی حمایت کردند که به هر کشور اجازه میدهد هدفهای خود را برای کنار گذاشتن سوختهای فسیلی تعیین کند، اما همه اشارهها به این موضوع از متن توافق نهایی حذف شد.
با این حال، برای نخستین بار، انرژی بادی و خورشیدی در سال ۲۰۲۵ در اتحادیه اروپا برق بیشتری نسبت به سوختهای فسیلی تولید کردند، در حالی که سهم برق فسیلی از ترکیب تولید برق این بلوک از ۳۶.۷ درصد به ۲۹ درصد کاهش یافته است.
آدام لا، پژوهشگر همکار در مرکز فناوری سامانههای انرژی تجدیدپذیر (CREST) در دانشگاه لافبورو، به یورونیوز سبز میگوید: «همه فناوریهای انرژی تجدیدپذیر در مقابله با تغییرات اقلیمی نقش خواهند داشت، بهویژه با توجه به اینکه انتظار میرود تقاضای انرژی تا سال ۲۰۵۰ دو برابر شود.»
انرژیهای تجدیدپذیر به دلایل متعدد، از جمله شرایط جوی و قدیمی بودن شبکه برق اروپا، با مشکل ناپایداری روبهرو هستند. به همین دلیل است که بریتانیا با خاموش کردن توربینهای بادی (کاهش اجباری تولید) و پرداخت پول به نیروگاههای گازی برای روشن شدن، مبلغ حیرتآور ۱.۴۷ میلیارد پوند (حدود ۱.۶۷ میلیارد یورو) را هدر داده است.
لا اضافه میکند: «مزیت SBSP این است که در فضا نور خورشید بسیار بیشتری در دسترس است؛ ۱۳۶۷ وات بر متر مربع نور بدون وقفه، در مقایسه با حداکثر ۱۰۰۰ وات بر متر مربع در استوا و میانگین حدود ۱۰۰ وات بر متر مربع در بریتانیا، و ماهوارهها در مدار مناسب تقریبا همیشه خورشید را میبینند.»
هزینه واقعی انرژی خورشیدی مبتنی بر فضا
بر روی زمین، انرژی خورشیدی ارزانترین منبع تولید برق در جهان به شمار میرود. در آفتابیترین کشورها، تولید هر واحد برق خورشیدی تنها ۰.۰۲۳ یورو هزینه دارد و نصب این سامانهها در مقایسه با منابع تجدیدپذیری مانند باد، بسیار ارزانتر و سریعتر است.
اما بردن این فناوری به فضا ارزان نخواهد بود. گزارشهای اخیر حاکی است که توسعه SBSP برای دستیابی به نخستین نمونه آزمایشی در مدار در مقیاس گیگاواتی، طی چهار مرحله به ۱۵.۸ میلیارد یورو هزینه تحقیق و توسعه نیاز خواهد داشت.
لا میگوید: «ابعاد پرتاب و ساخت این سازهها در فضا بسیار بزرگ است، بنابراین هزینههای اولیه بالا خواهد بود.»
با این حال، هزینه پرتابها به شکل «چشمگیری» کاهش یافته و همین موضوع به اقتصادیتر شدن SBSP کمک میکند. به گفته لا، این کاهش هزینه عمدتا ناشی از فعالیتهای شرکت اسپیس ایکس و ظهور راکتهای قابل استفاده مجدد است.
او اضافه میکند: «کاهش هرچه بیشتر این هزینهها برای تحقق SBSP حیاتی است» و یادآور میشود که ارزان و در عین حال مقاوم کردن سلولهای خورشیدی در برابر پرتوها نیز عاملی تعیینکننده خواهد بود.
در حالی که بسیاری از استارتاپها مانند اسپیس سولار در بریتانیا و ویرتوس سولیس در ایالات متحده با کمک بودجههای دولتی و خصوصی در حال توسعه سامانههای SBSP هستند، نگهداری این سامانهها نیز کار سادهای نخواهد بود، بهویژه اگر مشکلی پیش بیاید.
لا اضافه میکند: «احتمال افزایش زبالههای فضایی وجود دارد، بنابراین باید سامانهها با در نظر گرفتن این عوامل طراحی شوند، مثلا با استفاده از طرحهای بسیار ماژولار.»
ایمنی پرتو انتقال نیرو نیز یکی دیگر از خطرهایی است که باید در نظر گرفته شود. اما لا معتقد است شدت این پرتو آنقدر پایین است که به انسان و حیات وحش آسیب نرساند.
او در مجموع میگوید: «پیادهسازی SBSP دشوار خواهد بود، اما این به معنای آن نیست که انجامش ارزش ندارد.»
البته پرتاب ماهوارهها به فضا نیز نگرانیهای زیستمحیطی به همراه دارد.
سازمان فضایی آمریکا ناسا در سال ۲۰۲۴ هشدار داد که SBSP ممکن است به اندازه سامانههای موجود انرژی تجدیدپذیر انتشار گازهای گلخانهای ایجاد کند، اما همچنان انتشار آن از سوختهای فسیلی کمتر خواهد بود.
آیا انرژی خورشیدی مبتنی بر فضا خطری برای امنیت است؟
سامانههای SBSP به راحتی میتوانند به هدفی برای دولتهای متخاصمی تبدیل شوند که میخواهند توانایی رقیب را برای تامین برق آسیب بزنند، تضعیف کنند یا از بین ببرند. حتی طرح ساخت مجموعهای از مزارع بادی فراساحلی در دریای شمال که چند کشور اروپایی را به هم متصل میکند، نگرانیهایی درباره «جذاب برای خرابکاری» بودن آن برانگیخته است.
در حالی که نیروگاههای سوخت فسیلی مدتهای طولانی است که آسیبپذیر در برابر حملات تلقی میشوند، یک تحقیق در سال ۲۰۲۳ از سوی رسانههای عمومی دانمارک، نروژ، سوئد و فنلاند نشان داد که روسیه برنامهای برای خرابکاری در مزارع بادی و کابلهای ارتباطی در دریای شمال داشته است.
در این تحقیق آمده است که روسیه ناوگانی از کشتیها دارد که در قالب کشتیهای ماهیگیری ترالر و شناورهای تحقیقاتی پنهان شدهاند و زیر آب به پایش و نقشهبرداری از نقاط کلیدی برای خرابکاری احتمالی میپردازند.
شرکت مشاورهای فریزر نش که سال گذشته گزارشی درباره چالشهای امنیتی SBSP منتشر کرد، میگوید: «مانند دیگر زیرساختهای حیاتی ملی، این سامانه هدفی وسوسهانگیز برای مجرمان سایبری، بازیگران مورد حمایت دولتها و هکتیویستهایی است که در پی ایجاد اختلال یا کسب برتری ژئوپلیتیک هستند.»
این گزارش بر ضرورت طراحی ماهوارههای تولید انرژی خورشیدی با «امنیت ذاتی و راهبردهای جامع کاهش خطر» از همان ابتدا تاکید میکند.
این امر شامل ایجاد مشارکتها و توافقهای چندملیتی برای به اشتراک گذاشتن انرژی و تقویت امنیت، پایش مستمر تهدیدها و اطمینان از آن است که زنجیرههای تامین از سازوکارهای «مستحکم» امنیت سایبری برخوردار باشند.
فریزر نش میگوید: «اگر در مراحل اولیه توسعه، به حوزههای کلیدی امنیت و خطر پرداخته نشود، ممکن است ظرفیت وسوسهانگیز این فناوری پیش از آنکه به مرحله عمل برسد محدود شود.»