الطاقة الشمسية الفضائية قد تقلل احتياجات بطاريات الشبكة بنسبة 42%

أصبحت الألواح الشمسية أرخص، وتحسّنت البطاريات، وتستمر طاقة التجدد في التوسع. ومع ذلك، يصبح تقليل الكربون في شبكة الكهرباء أكثر صعوبة مع ارتفاع حصة طاقة الرياح والشمس. لم يعد توليد الكهرباء الرخيصة عندما يتعاون الطقس هو التحدي المركزي. المشكلة الأصعب هي توفير كهرباء موثوقة في الليل، خلال نقص الموسمي، وطوال فترات طويلة من الرياح الضعيفة أو الغيوم الكثيفة.

تستكشف دراسة جديدة¹ ما إذا كانت الطاقة الشمسية الفضائية قد تحل مشكلة الاعتمادية هذه. بدلاً من مقارنة تركيب شمسي مداري مباشرةً مع مزرعة شمسية أرضية، تبحث الدراسة في كيفية تغيير الاقتصاديات عندما يتم نقل طاقة مستمرة من الفضاء إلى شبكة متجددة بأكملها.

النتيجة هي طريقة مختلفة للتفكير في الطاقة الشمسية الفضائية. قد لا تأتي قيمتها العظمى من إنتاج أرخص وحدة فردية من الكهرباء. قد تأتي من تقليل عدد البطاريات، والمولدات الاحتياطية، والتركيبات المتجددة الفائضة اللازمة للحفاظ على موثوقية الشبكة.

لماذا تُحدث الطاقة المتجددة تحديًا في التخزين

تُعد الطاقة الشمسية والرياح الأرضية موارد متقلبة. ينخفض إنتاج الطاقة الشمسية كل مساء، بينما يمكن أن ينخفض توليد الرياح عبر مناطق واسعة لساعات أو أيام. ومع ذلك، لا تختفي طلبات الكهرباء عندما ينخفض إنتاج الطاقة المتجددة.

يقوم مشغلو الشبكة بتعويض هذا الاختلاف من خلال تخزين البطاريات، وروابط النقل، والطلب المرن، والاحتياطي الوقودي الأحفوري، وأنظمة الهيدروجين، والطاقة الزائدة المتولدة. تُحسّن هذه الأدوات الموثوقية، لكنها تُضيف تكاليف لا تُحتسب في السعر المُعلن للكهرباء من منشأة شمسية أو رياحية فردية.

تزداد أهمية هذا التمييز مع زيادة اختراق الطاقة المتجددة. يمكن للتركيب الشمسي الأول المضاف إلى الشبكة أن يحل محل توليد مكلف خلال النهار مع بنية تحتية داعمة قليلة نسبياً. ومع مرور الوقت، تُنتج التركيبات اللاحقة الكهرباء خلال ساعات يعمل فيها تركيبات شمسية أخرى. يجب على الشبكة حينئذٍ تخزين الفائض أو تصديره أو تقليصه أو إدارته بطرق أخرى.

كما هو موضح في نظرة عامة حديثة حول تكاليف الطاقة الشمسية، التخزين، وتأثيرات الشبكة، تساعد انخفاض أسعار البطاريات على جعل الطاقة الشمسية أكثر قابلية للتوجيه. ومع ذلك، لا تحل عدة ساعات من تخزين الليثيوم‑أيون تلقائيًا نقص الطاقة على مدار أيام أو مواسم متعددة.

هذه هي المشكلة التي تهدف الطاقة الشمسية الفضائية إلى حلها.

كيف يمكن للطاقة الشمسية الفضائية أن توفر طاقة مستمرة

ستجمع نظام الطاقة الشمسية الفضائية ضوء الشمس باستخدام مصفوفات مدارية ضخمة وتحوّل الكهرباء الناتجة إلى طاقة ميكروويف أو ليزر. تُوجّه تلك الطاقة نحو مستقبل أرضي يُعرف عادةً بـ«الريكتينا»، تُحوَّل مرة أخرى إلى كهرباء، وتُزود شبكة صغيرة أو نظام نقل أوسع.

ستتلقى القمر الصناعي في مدار ثابت ضوء الشمس مع انقطاعات أقل بكثير مقارنةً بمزرعة شمسية على الأرض. سيكون إنتاجه أيضًا مستقلاً إلى حد كبير عن السحب المحلية، والعواصف، والطقس الموسمي. يمنح ذلك للطاقة الشمسية الفضائية عامل سعة محتمل مرتفعًا وملف إنتاج يشبه إلى حد أكبر توليدًا ثابتًا مقارنةً بالطاقة الشمسية التقليدية.

لا يزال النقل اللاسلكي أحد العقبات التقنية المركزية. يتعرض النظام لخسائر أثناء توليد الكهرباء، وتكييف الطاقة، وتشكيل الحزمة، والنقل الجوي، والتقويم، ودمج الشبكة. يجب أن يعمل كل مرحلة بكفاءة لكي تصبح الكهرباء المُسلَّمة تنافسية.

لم يعد التقدم نظريًا بالكامل. أظهرت معهد كاليفورنيا للتقنية (Caltech) نقل طاقة لاسلكية باستخدام نموذج تجريبي مداري، بينما تُقَدِّم مشاريع مثل برنامج الطاقة اللاسلكية لمسافات طويلة التابع لـDARPA تقنيات نقل بصري ذات صلة. لا تزال هذه التجارب أصغر بكثير من محطة طاقة تجارية، لكنها بدأت تختبر المكوّنات المطلوبة للأنظمة الأكبر.

يمكن للطاقة الشمسية الفضائية أن تقلل متطلبات البطاريات بنسبة 42%

تستخدم الدراسة نموذج ديناميكيات نظام يغطي عشرة مناطق كبرى من عام 2020 حتى 2060. تقارن بين سيناريو أساسي بدون طاقة شمسية فضائية وسيناريوهات النشر المبكر، والنشر المتأخر، وتعلم سريع.

في سيناريو النشر المبكر، تصبح الطاقة الشمسية الفضائية التجارية متاحة في عام 2035 وتصل إلى سعة مُسلمة قدرها 215 غيغاواط بحلول عام 2050. تُخصِّص النموذج 14.2٪ من إنتاج الكهرباء العالمي لتلك الطاقة في ذلك الوقت.

أهم ما توصلت إليه الدراسة يتعلق بالتخزين. تنخفض متطلبات طاقة البطاريات من 18.2 تيراواط‑ساعة في السيناريو الأساسي إلى 10.5 تيراواط‑ساعة مع النشر المبكر للطاقة الشمسية الفضائية. يمثل ذلك انخفاضًا بنحو 42٪.

لا يعني هذا الانخفاض أن البطاريات تصبح غير ضرورية. سيظل التخزين قصير المدة مفيدًا لموازنة التغييرات السريعة في العرض والطلب. بدلاً من ذلك، ستقلل الطاقة الشمسية الفضائية من تواتر وعمق أحداث التفريغ الطويلة، مما يسمح للشبكة بالعمل بمخزون تخزين إجمالي أصغر.

الاقتصاديات تعتمد على البنية التحتية التي يمكن تجنّبها

تقدّر الدراسة أن النشر المبكر للطاقة الشمسية الفضائية قد يخفض متوسط تكلفة الكهرباء في عام 2050 من 48 دولارًا إلى 41 دولارًا لكل ميغاواط‑ساعة. تحت سيناريو التعلم التكنولوجي المتسارع، ينخفض النموذج إلى 38 دولارًا لكل ميغاواط‑ساعة.

هذه التوفيرات لا تعتمد على أن تصبح الطاقة المدارية أرخص من كل بديل أرضي. إنها تنبع لأن مصدرًا موثوقًا للكهرباء النظيفة يمكنه تجنّب تكاليف في أماكن أخرى من النظام.

قد تشمل البنية التحتية التي يمكن تجنّبها ما يلي:

• سعة رياح وشمس زائدة تم بناؤها لفترات الإنتاج المنخفض
• سعة البطاريات ودورات الاستبدال المستقبلية
• توليد احتياطي من الهيدروجين أو الوقود الأحفوري
• الحد من الإنتاج والترقيات المرتبطة بنقل الطاقة

هذا تمييز مهم للمستثمرين. غالبًا ما تُقَيَّم تقنيات الطاقة باستخدام تكلفة الطاقة المتوسطة (LCOE)، التي تُقدّر متوسط تكلفة الكهرباء المنتجة من أصل واحد. قد يغفل هذا المقياس عن توقيت توفر الكهرباء وما هي البنية التحتية الإضافية اللازمة لجعلها موثوقة.

مقارنة أكثر فائدة قد تقيس تكلفة توصيل الكهرباء بشكل موثوق إلى الشبكة. ضمن هذا الإطار، يمكن لمورد ثابت مكلف أن يخفض إجمالي تكاليف النظام إذا أزاح ما يكفي من التخزين، والسعة الزائدة، وتوليد الاحتياطي.

كفاءة النقل اللاسلكي والتصنيع هما العاملان الحاسمان

حددت النموذج أن التعلم في التصنيع وكفاءة النقل من الطرف إلى الطرف هما المتغيران الأكثر تأثيرًا. في السيناريو الأساسي، تحقق الطاقة الشمسية الفضائية معدل تعلم 22٪ وكفاءة تسليم 58٪.

عندما ينخفض معدل التعلم المفترض إلى 15٪، يصل سعة الطاقة الشمسية الفضائية النموذجية إلى 50 غيغاواط فقط بحلول 2050. رفعه إلى 30٪ يزيد السعة إلى 540 غيغاواط. وبالمثل، خفض كفاءة النقل إلى 45٪ يقلل النشر إلى 103 غيغاواط، بينما رفعها إلى 65٪ يرفع النشر إلى 297 غيغاواط.

يشير ذلك إلى أن سباق التسويق لن يُفوز به من خلال نموذج تجريبي واحد قياسي. يجب على البرامج الناجحة إنشاء تصنيع قابل للتكرار، وإطلاقات ميسورة التكلفة، وتجميع ذاتي، ووحدات إرسال موحدة، وتحكم موثوق في الحزمة، ومستقبلات أرضية قابلة للتوسع.

تشبه الحالة التطور المبكر للطاقة الشمسية الأرضية أكثر من بناء محطة طاقة تقليدية. أصبحت الطاقة الشمسية تنافسية بفضل الخبرة المتراكمة في التصنيع، وتوسيع سلاسل الإمداد، والتوحيد، والنشر المتكرر. ستحتاج الطاقة الشمسية الفضائية إلى دورة تعلم مماثلة، ولكن عبر كل من قطاع الفضاء والبنية التحتية للطاقة.

مراكز بيانات الذكاء الاصطناعي قد تصبح عملاء مبكرين للطاقة الشمسية الفضائية

تركّز النموذج على اعتماد الطاقة في شرق آسيا، أوروبا، وشمال أمريكا، حيث يتقاطع الطلب الكبير على الكهرباء مع نقص الطاقة النظيفة الثابتة الميسورة. داخل هذه المناطق، قد تصبح مراكز البيانات والحُرَات الصناعية عملاء مبكرين مناسبين.

تحتاج هذه المرافق إلى كهرباء مستمرة، وتواجه ضغطًا متزايدًا لتقليل الانبعاثات، ويمكنها دعم اتفاقيات شراء الطاقة طويلة الأجل. في أبريل 2026، وافقت شركة Meta على الحصول على وصول مبكر إلى ما يصل إلى غيغاواط واحد من بنية الطاقة الشمسية الفضائية المخطط لها من قبل Overview Energy، حيث يستهدف المطور إجراء تجربة مدارية في 2028 وتسليم تجاري في 2030. يقدم هذا الاتفاق مثالًا مبكرًا على كيفية طلب مراكز البيانات أن يدعم تطوير الطاقة الشمسية الفضائية.

يمكن أن يُنشئ ذلك مسارًا تجاريًا عمليًا. بدلاً من المنافسة الفورية في أسواق الكهرباء بالجملة، قد يبدأ المطورون مع عملاء مستعدين لدفع ثمن طاقة منخفضة الكربون مستمرة، أو أمان طاقة، أو خدمة في مواقع يصعب فيها توسيع الشبكة.

الاستثمار في الطاقة اللاسلكية القائمة على الفضاء

بالنسبة للمستثمرين المهتمين بالشركات المتداولة علنًا التي تعمل في مجال توصيل الطاقة من الفضاء، توفر شركة Intuitive Machines عرضًا ذا صلة من خلال برامج البنية التحتية القمرية وبرامج التنقل.

تُطوّر الشركة أنظمة توصيل إلى القمر، وبنية تحتية للاتصالات، ومركبات سطحية، وتقنيات داعمة تهدف إلى تمكين عمليات مستدامة على القمر. تُعد الطاقة الموثوقة قيدًا كبيرًا لهذا السوق الناشئ لأن المركبات والقُرص القمرية قد تواجه فترات طويلة دون ضوء الشمس المباشر، خصوصًا خلال الليل القمري الذي يدوم تقريبًا أسبوعين وفي المناطق المظللة دائمًا.

عملت Intuitive Machines مع Star Catcher Industries لاختبار ما إذا كان يمكن للطاقة الضوئية المنقولة خارجيًا أن تُطيل عمليات السطح. خلال عرض أرضي في عام 2025 في مركز كينيدي للفضاء التابع لناسا، نقلت Star Catcher أكثر من كيلواط واحد من الطاقة الضوئية إلى الألواح الشمسية التقليدية. كما نقلت الطاقة إلى مركبة Intuitive Machines Lunar Terrain Vehicle وأعاد شحن بطارياتها الداخلية.

لم تنقل التجربة الكهرباء من المدار إلى الأرض، لذا لا ينبغي اعتبارها عرضًا مباشرًا للنظام النموذجي في الدراسة. ومع ذلك، اختبرت عدة قدرات ذات صلة، بما في ذلك توجيه الطاقة بدقة نحو الأجهزة البعيدة، وتحويل الحزمة إلى كهرباء قابلة للاستخدام، وتزويد المعدات التي كانت ستعتمد على التوليد المحلي وتخزين البطاريات.

لا تُعد Intuitive Machines استثمارًا بحتًا في الطاقة الشمسية الفضائية. يتركّز عملها القريب على المهمات القمرية، وخدمات البيانات، والمركبات الفضائية، والبنية التحتية بدلاً من تزويد الشبكات الأرضية بالكهرباء. ومع ذلك، يمنح مشاركتها في اختبارات نقل الطاقة الضوئية المستثمرين تعرضًا لسوق عملي مبكر حيث يمكن اعتماد الطاقة اللاسلكية قبل أن تكون محطات الطاقة المدارية كبيرة بما يكفي لخدمة المدن على الأرض.

قد يكون هذا التمييز مهمًا. يمكن للمركبات الفضائية البعيدة ومعدات القمر تحمل تكاليف الطاقة التي ستكون غير تنافسية في سوق المرافق التقليدية. وبالتالي، قد تدعم العملاء القائمون على الفضاء أنظمة نقل الطاقة المبكرة، مما يسمح للمطورين بتحسين الكفاءة والموثوقية والتتبع والتصنيع قبل محاولة مشاريع طاقة أرضية أكبر بكثير.

تظل الطاقة الشمسية الفضائية مشروعًا ضخمًا عالي المخاطر في مجال الطاقة

الدراسة هي تحليل سيناريوهات وليس توقعًا. لا تُنمّذج توزيع الكهرباء بالساعة، أو ازدحام المدار، أو قيود إمداد الإطلاقات، أو تفاعلات الحزمة مع الغلاف الجوي، أو الأمن السيبراني، أو السلامة الكهرومغناطيسية، أو قبول الجمهور للريكتينات الأرضية الضخمة. كما تستثني التقنيات المنافسة مثل الطاقة الحرارية الجوفية المتقدمة، والانقسام النووي، والاندماج، والنقل القاري، وتخزين الطاقة فائق المدة.

يمكن لأي من هذه العوامل أن يقلل من السوق النهائي للطاقة المدارية. لذا لا ينبغي تفسير النتيجة القائلة بأن 215 غيغاواط من الطاقة الشمسية الفضائية قد توجد بحلول 2050 كرقم نشر متوقع.

الاستنتاج الأكثر دفاعًا هو أن الكهرباء النظيفة الثابتة لها قيمة تتجاوز تكلفة توليدها. إذا وصلت الطاقة الشمسية الفضائية إلى مستوى كافٍ من حجم التصنيع وكفاءة النقل، فقد تدعم المتجددات الأرضية مع تقليل كمية البنية التحتية المطلوبة لجعلها موثوقة.

يجعل ذلك التقنية أكثر من مجرد مشروع شمسي غريب. إنها حل محتمل للمرحلة الأخيرة والأكثر تكلفة من إزالة الكربون من الشبكة، عندما يصبح إنتاج الكهرباء المتجددة سهلًا نسبيًا لكن ضمان توفرها يصبح أكثر تكلفة.

المراجع:

¹ Ghaffar, A. (2026). شبكات ميكروية متجددة ثابتة تم تمكينها بواسطة الطاقة الشمسية الفضائية: تقييم ديناميكيات النظام للنقل اللاسلكي، إزاحة التخزين، وإزالة الكربون من الحمل القاعدي. Space Solar Power and Wireless Transmission. https://doi.org/10.1016/j.sspwt.2026.08.002