تولید برق خورشیدی در شب با استفاده از آینه‌های فضایی

 به نقل از آی‌ای، بزرگترین چالش در مورد انرژی خورشیدی این است که آن را فقط می‌توان در طول روز تولید کرد. این یکی از دلایل عمده‌ای است که بسیاری از مردم و صنایع از سرمایه‌گذاری در صفحات خورشیدی خودداری می‌کنند، زیرا یک منبع پایدار انرژی نیست.

با این حال، "بن نواک"(Ben Nowack) مبتکر و کارآفرین ۲۶ ساله ادعا می‌کند که روشی را توسعه داده است که امکان تولید انرژی خورشیدی را در طول شب نیز فراهم می‌کند.

وی قبلا در شرکت اسپیس‌ایکس(SpaceX) کار کرده است و در حال حاضر مدیر عامل شرکت "تنز آو میررز"(Tons of Mirrors) است که با چشم‌اندازی برای جایگزینی سوخت‌های فسیلی با ارزان‌تر کردن و بیش از همیشه در دسترس‌تر کردن انرژی خورشیدی تأسیس شده است.

این شرکت در نظر دارد یک تاسیسات ویژه شامل آینه‌های بزرگ و یک دستگاه کولیماتور(موازی‌ساز) در ایستگاه فضایی بین المللی(ISS) نصب کند. این تاسیسات در ایستگاه فضایی بین‌المللی می‌تواند نور خورشید را در طول شب به صفحه‌های خورشیدی روی زمین هدایت کند.

موازی‌ساز(collimator) وسیله‌ای است که امکان تضعیف یا حذف بخشی از امواج دریافتی در ورودی را بسته به جهت بردار حرکت امواج نسبت به دستگاه و انرژی امواج، دارا است. این امواج می‌توانند مکانیکی یا الکترومغناطیسی باشند. امواج خروجی از موازی‌ساز، دارای الگوی حرکتی هماهنگ و نسبت به هم موازی‌تری نسبت به امواج ورودی هستند.

نواک می‌گوید: امروزه با وجود صفحات خورشیدی که در بازار وجود دارند، این صنعت ۲۰ میلیارد دلار در سال ارزش دارد. چیزی که من در حال ساخت آن هستم، از هر بازاری در صنعت خورشیدی بزرگتر است. اگر فرض کنیم این راه حل الکتریکی در ۲۰۰ سال آینده جایگزین سوخت‌های فسیلی شود، به یک بازار ۱۷ تریلیون دلاری تبدیل می‌شود.

ایده هدایت مجدد نور خورشید از فضا چیز جدیدی نیست

تاسیسات هدایت نور خورشید از فضا و ایستگاه فضایی بین‌المللی به زمین به عنوان یک بازتابنده خورشیدی مداری اساساً دستگاهی است که نور خورشید را در حین گردش در فضا به زمین منعکس می‌کند. نواک اولین کسی نیست که این مفهوم را مطرح کرده است. ایده‌ی یک بازتابنده خورشیدی مداری برای اولین بار در یک جلسه استماع در سنای ایالات متحده در سال ۱۹۷۷ ارائه شد و در سال‌های بعد، دانشمندان از سراسر جهان سعی کردند این تکنیک را عملی کنند، اما هیچ یک از آنها نتوانستند این کار را انجام دهند.

در حال حاضر، محققان دانشگاه گلاسکو بر روی فناوری بازتابنده خورشیدی ماهواره‌ای مبتنی بر فضا کار می‌کنند که مزارع خورشیدی بزرگ را قادر می‌سازد تا در مواقعی که تقاضای انرژی در اوج است، منبع کافی از نور خورشید را داشته باشند.

اخیراً چین نیز اعلام کرده است که قصد دارد سه قمر مصنوعی را در فضا مستقر کند. این ماهواره‌ها به آینه مجهز خواهند شد و گفته می‌شود که پتانسیل تولید نور کافی برای چراغ‌های خیابانی در تمام این کشور را تا پایان سال جاری دارند.

فکر اولیه نواک این بود که زمین را با یک لوله خلاء بی‌نهایت بلند حاوی نور خورشید که با استفاده از آینه‌ها در فضا هدایت می‌شد، احاطه کند. از آنجایی که این رویکرد، اقتصادی نبود و به منابع و زمان فراوان نیاز داشت، او تغییرات زیادی در ایده اولیه خود ایجاد کرد. به عنوان مثال، لوله خلاء با یک موازی‌ساز جایگزین شد، دستگاهی که قادر است موج بزرگی از ذرات یا نور را به یک پرتو باریک محدود کند.

نواک توضیح می‌دهد: تلسکوپ فضایی جیمز وب، نور را از یک ستاره بسیار کوچک بسیار دور می‌گیرد و آن تصویر را بزرگ می‌کند. من دقیقا برعکس این عمل می‌کنم. این دقیقاً همان آینه است که فقط از طرف دیگر چرخانده شده است.

با این حال، یک بازتابنده خورشیدی دقیقاً مخالف جیمز وب نیاز به ساخت یک و نیم کیلومتر آینه سهموی بزرگ دارد. حفظ شکل کامل در چنین آینه بزرگی می‌تواند دشوار باشد. بنابراین، نواک به جای ایجاد یک آینه بزرگ، ساختاری متشکل از چندین آینه سهموی و کاشی‌های موازی‌ساز طراحی کرد. او معتقد است که این طراحی، کارآمد، اقتصادی و مقیاس‌پذیر است.

نواک در حال حاضر در حال جمع آوری پول است تا بتواند کاشی‌های موازی‌ساز خود را در ایستگاه فضایی بین‌المللی نصب کند. او همچنین برنامه‌هایی برای پرتاب ماهواره‌های مجهز به همین فناوری در آینده دارد.

وی می‌گوید: زمانی که در آن مرحله قرار بگیریم، می‌بینیم که تولید انرژی خورشیدی چقدر ارزان است.

فناوری بازتابنده خورشیدی مبتنی بر فضا نیز با چالش‌های زیادی همراه است. به عنوان مثال، مقادیر کنترل نشده نور هدایت شده می‌تواند به گیاهان، حیوانات و حشرات آسیب برساند. بازتابنده‌ها به یک منطقه استقرار بزرگ در فضا نیاز دارند. به علاوه، در صورتی که لازم باشد کل تاسیسات در فضا به مکان جدیدی منتقل شوند، هزینه چنین عملیاتی بسیار زیاد خواهد بود.

نواک برای غلبه بر بسیاری از این محدودیت‌ها تلاش می‌کند و معتقد است که چالش‌ها نباید بهانه‌ای برای نادیده گرفتن کامل امکانات و مزایای گسترده بازتابنده‌های خورشیدی فضایی در جهان باشند. او معتقد است که کاشی‌های موازی‌سازی که ساخته است، پتانسیل تعطیلی کارخانه‌های سوخت فسیلی و کاهش بیش از ۹۰ برابری قیمت انرژی خورشیدی را دارند.

او با تاکید بر اهمیت ژئوپلیتیکی انرژی پاک ارزان قیمت در دنیای مدرن می‌گوید: این یک خطر بزرگ برای امنیت ملی آمریکا خواهد بود اگر چین ۱۰ یا ۱۰۰ برابر ارزانتر از ایالات متحده به برق دسترسی داشته باشد.