هل يمكن للطاقة الشمسية الفضائية أن تصبح محيطًا أزرق جديدًا؟

في الآونة الأخيرة، لفتت الأخبار التي تفيد بأن فريق ماسك يتفقد صناعة الطاقة الكهروضوئية في الصين الانتباه. في السابق، اقترح ماسك خطة لنشر شبكة طاقة شمسية سنوية تبلغ 100 جيجاوات من أقمار الذكاء الاصطناعي في الفضاء (5.530، -0.06، -1.07٪) ، وهو ما يعادل حوالي سدس المنشآت الكهروضوئية العالمية الجديدة، مما يجعل مفهوم 'الخلايا الكهروضوئية الفضائية' شائعًا للغاية.

هل الخلايا الكهروضوئية الفضائية ممكنة؟ هل تستطيع صناعة الطاقة الكهروضوئية في الصين اغتنام الفرص المتاحة في هذا السوق الواسع؟

دعونا أولاً نلقي نظرة على الخلايا الكهروضوئية الفضائية. هذه هي التقنية التي يتم فيها تركيب المكونات الكهروضوئية على المركبات الفضائية أو الأقمار الصناعية لتحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية وتزويد المركبة الفضائية بالطاقة. والهدف على المدى الطويل هو تحقيق 'توليد الطاقة الفضائية – الإرسال اللاسلكي على شكل موجات ميكروويف أو ليزر – الاستقبال الأرضي'. وتكمن مزاياها في الكثافة العالية لأشعة الشمس في الفضاء، وهي خالية من تأثير النهار والليل والظروف الجوية، ويمكن أن تصل كثافة الطاقة إلى 7 إلى 10 أضعاف كثافة الأنظمة الأرضية.

إن الجمع بين الخلايا الكهروضوئية والفضاء له تاريخ طويل. في عام 1958، تم استخدام الخلايا الشمسية لأول مرة في الأقمار الصناعية؛ وبعد سنوات قليلة، استخدم القمر الاصطناعي الثاني للصين الخلايا الشمسية أيضًا.

لماذا استمر اهتمام السوق بالخلايا الكهروضوئية الفضائية في الارتفاع خلال العامين الماضيين؟ فمن ناحية، أدت تكنولوجيا الصواريخ القابلة لإعادة الاستخدام إلى خفض تكاليف الإطلاق، وسرعت صناعة الفضاء التجارية العالمية تطورها، مما جعل اقتصاد الفضاء يصبح حقيقة واقعة تدريجيا. ومن ناحية أخرى، يتم إنشاء مراكز البيانات بسرعة، مما يزيد من الطلب الإجمالي على إمدادات الطاقة والتبريد. قد تكافح البنية التحتية الأرضية لمواكبة ذلك، في حين أن كفاءة توليد الطاقة الكهروضوئية في الفضاء أعلى بكثير من تلك الموجودة على الأرض.

وتجدر الإشارة إلى أن الإمكانات طويلة المدى للخلايا الكهروضوئية الفضائية هائلة، لكنها لا تزال في مرحلة مبكرة من الاستكشاف والتحقق. وتتأثر عملية التصنيع بعوامل مثل التطور التكنولوجي والجدوى الاقتصادية، ولا تزال التنمية واسعة النطاق تتطلب بعض الوقت. على سبيل المثال، تتمتع خلايا زرنيخيد الغاليوم بكفاءة تحويل عالية، ومقاومة ممتازة للإشعاع، وموثوقية عالية، ولكنها مكلفة؛ تتمتع خلايا البيروفسكايت بمزايا مثل المرونة العالية والتكلفة المنخفضة، ولكن يجب التحقق من موثوقيتها.

والأهم من ذلك، الجانب الاقتصادي: وفقا للتقديرات المؤسسية، فإن التكلفة الحالية للكهرباء المولدة بواسطة الخلايا الكهروضوئية الفضائية تبلغ ما يقرب من 2 إلى 3 دولارات لكل كيلووات/ساعة، في حين انخفضت تكلفة الكهرباء من الخلايا الكهروضوئية الأرضية إلى 0.03 إلى 0.05 دولار لكل كيلووات/ساعة، مع وصول الفارق إلى مائة ضعف. وإذا لم يكن من الممكن تخفيض تكاليف الإطلاق المستقبلية إلى أقل من عُشر المستوى الحالي، وإذا لم يكن من الممكن مضاعفة كفاءة الخلايا الكهروضوئية، فإن الخلايا الكهروضوئية الفضائية سوف تكافح من أجل أن تكون مجدية اقتصاديا.

وفي مواجهة الفرص المحتملة، تتمتع صناعة الطاقة الكهروضوئية في الصين بمزايا متعددة: فمن حيث البحث والتطوير التكنولوجي، خلال فترة 'الخطة الخمسية الرابعة عشرة'، حطمت المؤسسات البحثية الرقم القياسي لكفاءة المختبرات الوطنية للطاقة المتجددة 27 مرة، مع ارتفاع الحصة العالمية إلى 55% وتضاعفها مقارنة بـ 'الخطة الخمسية الثالثة عشرة'؛ ومن حيث قدرات التصنيع، بلغ إنتاج الخلايا الكهروضوئية في 'الخطة الخمسية الرابعة عشرة' 5.5 أضعاف إنتاج 'الخطة الخمسية الثالثة عشرة'، وستشكل الطاقة الإنتاجية في عام 2025 أكثر من 90% من الإجمالي العالمي؛ ومن حيث مزايا التكلفة، فقد ساعدت الصين على مدى العقد الماضي في خفض متوسط ​​تكلفة الكهرباء لمشاريع توليد الطاقة الكهروضوئية العالمية بنسبة 80%.

وفيما يتعلق بالخلايا الكهروضوئية الفضائية، تحقق شركات الطاقة الكهروضوئية الصينية تقدما سريعا في أبحاثها وتطويرها المتطور. المختبر الرئيسي الوطني للعلوم والتكنولوجيا الكهروضوئية الموجود في ترينا سولار (20.220، -0.02، -0.10%) الرقم القياسي العالمي لإنتاج الطاقة لوحدة ترادفية من البيروفسكايت/السيليكون البلوري بمساحة كبيرة تبلغ 3.1 متر مربع؛ حطم شركة Longi Green Energy (18.460، -0.13، -0.70%) مختبر الفضاء لطاقة المستقبل؛ قامت أنشأت شركة Jinko Solar (7.900، -0.10، -1.25%) وشركة Jintai Technology معًا بتعزيز عملية البحث والتصنيع لتكنولوجيا بطاريات البيروفسكايت الترادفية. بشكل عام، تظل الخلايا الكهروضوئية الفضائية بمثابة سباق الماراثون الذي يتطلب الوقت والصبر. ومع وضع الأحلام في الاعتبار، والجرأة في التفكير والعمل، والواقعية والكفاءة في العمل، وتطوير منتجات كهروضوئية أكثر تنافسية وعالية الكفاءة، إلى جانب الاختراقات في قدرات النقل الفضائي التجاري في المستقبل والتخفيض المستمر في تكاليف الإطلاق، فإن هذا المحيط الأزرق المحتمل الذي تبلغ قيمته تريليون دولار من الخلايا الكهروضوئية الفضائية قد لا يكون بعيداً جداً.