يشهد عالم الطاقة واحدة من أكثر لحظاتها الثورية مع تطور التقنيات القادرة على نقل الكهرباء لاسلكيًا، يأتي في طليعة هذه التطورات نقل الطاقة بالليزر، الذي يَعِد بإيصال الكهرباء إلى أبعد المناطق، مُستغنيًا عن البنية التحتية التقليدية والوقود. هذا الابتكار، الذي بدا حتى وقت قريب وكأنه من أفلام الخيال العلمي، يُحرز تقدمًا هائلًا، لا سيما بمساعدة وكالات مثل وكالة مشاريع البحوث الدفاعية المتقدمة (DARPA) في الولايات المتحدة.
على مدى الأشهر القليلة الماضية، أظهرت المشاريع الرائدة إمكانية نقل الطاقة الكهربائية لاسلكيًا باستخدام أشعة الضوء الليزريةوتمثل الاختبارات، التي أجريت في ظل ظروف واقعية وعلى مسافة لم يسبق لها مثيل، نقطة تحول في طريقة فهمنا لتوزيع الطاقة وتفتح الباب أمام تطبيقات جديدة في القطاعين المدني والعسكري.
شعاع الليزر الذي حطم الرقم القياسي: تفاصيل العرض التوضيحي
ويحدث الإنجاز الأكثر أهمية في إطار برنامج POWER، الذي تروج له وكالة مشاريع الأبحاث الدفاعية المتقدمة الأمريكية، حيث تم تحقيقه إرسال 800 واط من الكهرباء لمسافة 8,6 كيلومتر باستخدام شعاع ليزر حصريًا. تبدأ العملية بتحويل الطاقة الكهربائية إلى شعاع ليزر قوي، قادر على اختراق طبقات الغلاف الجوي الكثيفة. عند وصوله إلى وجهته، يصطدم الضوء بجهاز استقبال مصمم خصيصًا، مزود بنظام من الخلايا الكهروضوئية ومرآة مكافئة، مما يزيد من تحويل الطاقة الضوئية إلى كهرباء قابلة للاستخدام.
El عرض توضيحي لمجموعة مستقبلات الطاقة (PRAD) هذا هو النموذج الأولي المُطوّر لهذه الاختبارات. ووفقًا لقادة المشروع، ظلّ انتقال الضوء مستقرًا لمدة 30 ثانية، حتى في ظلّ الظروف الجوية السيئة؛ وهذا دليل واضح على قدرة النظام على العمل في بيئات واقعية، وليس فقط في المختبر. كما يُسلّطون الضوء على كفاءة تحويل تزيد عن 20%، والقدرة على تقليل الخسائر عن طريق تحويل الأشعة فوق العوائق كالمباني أو الأجسام المتحركة.
التطبيقات: ما وراء الكابلات والوقود
هذه التكنولوجيا لديها القدرة على إحداث ثورة في القطاع العسكريحيث الحاجة إلى توفير الكهرباء بسرعة ومرونة يُعدّ هذا الأمر بالغ الأهمية في المناطق التي تفتقر إلى البنية التحتية أو في المهام المؤقتة. وتُمثّل القدرة على تشغيل القواعد والمعدات ومعسكرات الطوارئ دون الاعتماد على المولدات أو الوقود اللوجستي ميزةً تشغيليةً كبيرة.
أحد التطبيقات التي تثير أكبر قدر من الاهتمام هو إعادة شحن الطائرات بدون طيار أثناء الطيرانلن تحتاج المركبات للهبوط للتزود بالوقود، بل يمكنها استقبال الطاقة عبر أشعة الليزر مباشرةً من الأرض أو من مكررات موجودة في نقاط استراتيجية. تُوسّع هذه الطريقة نطاق استقلالية هذه المركبات ومداها، مما يزيد من كفاءتها ويُخفّض تكاليف التشغيل.
إلى جانب استخدامها في الدفاع، فإن إمكانات نقل الطاقة الضوئية تمتد إلى الإمداد في المناطق النائية أو بعد الكوارث الطبيعيةإن إزالة خطوط الكهرباء يمكن أن يكون أمرا حاسما لتوصيل الكهرباء إلى المواقع المعزولة، أو تسهيل كهربة المناطق الريفية، أو العمل في حالات الطوارئ حيث يكون إعادة بناء البنية التحتية مستحيلا في الأمد القريب.
آفاق التنمية والخطوات التالية
ويعترف الخبراء بأن التكنولوجيا قد تجاوزت العتبة التجريبية، لكنها تواجه الآن تحديات كبيرة. تحدي النقل الرأسي ودمج المكررات الجوية أو عبر الأقمار الصناعيةالهدف هو نقل الطاقة من الأقمار الصناعية المدارية أو المنصات الطائرة، والتي قد تُشكل شبكة عالمية مستقبلية لإمدادات الطاقة اللاسلكية. كما تعمل الأبحاث على زيادة الكفاءة، وتحسين السلامة، وتقليل الأثر البيئي، وتكييف الأنظمة مع أطوال موجية جديدة تتجاوز الحدود الحالية من حيث المسافة والطاقة.
تؤكد الأمثلة في آسيا، مثل التطورات في جامعة سيول للعلوم والتكنولوجيا، أن هذا المجال يحظى باهتمام عالمي. فقد نجح الباحثون في نقل مئات الملي واط عبر عشرات الأمتار باستخدام بروتوكولات أمان تُقطع الشعاع عند اكتشاف أشخاص أو أشياء، مما يجعل تطبيقه ممكنًا في المناطق الحضرية أو الصناعية.
الآثار المترتبة على مستقبل الطاقة والتنقل
هذه التكنولوجيا يمكن أن يسهل دمج الطاقات المتجددةيمكن لمحطات الطاقة الشمسية أو مزارع الرياح أو المنشآت الهجينة الموجودة في مواقع نائية الاستفادة من نقل الليزر لإرسال الكهرباء المولدة مباشرة إلى نقاط الاستهلاك، إزالة خطوط الطاقة الكبيرة وتعزيز نماذج الاستهلاك الذاتي الأكثر استدامة وكفاءة.
وفي مجال التنقل، هناك إمكانية شحن المركبات الكهربائية أثناء التنقل أو محطات شحن الطاقة في المواقع التي تكون فيها الشبكة الكهربائية التقليدية غير عملية. حتى في الفضاء، يمكن لهذه التقنية تسهيل نقل الطاقة من الأقمار الصناعية إلى سطح الأرض أو دعم المركبات في المدار، مما يُطيل مهامها ويُقلل من الاعتماد على الوقود.
التحديات التقنية والتطورات القادمة
ويستمر البحث في التركيز على تحسين الأنظمة بحيث أصبح توصيل الطاقة أكثر كفاءة ودقة وأمانًايتمثل التحدي الأكبر في نقل كميات كبيرة من الكهرباء لمسافات أطول بكثير، مثل مسافة 200 كيلومتر المخطط لها في المراحل المستقبلية. إضافةً إلى ذلك، يجري العمل على تعديل طول موجة الليزر للتغلب على تقلبات الغلاف الجوي وتحسين تحويل الطاقة. كما يُعد دمج أجهزة استشعار ذكية تُوقف الشعاع تلقائيًا عند الاقتراب من العوائق هدفًا لضمان استخدام أكثر أمانًا واستدامة في البيئات الحضرية.
يبرز نقل الطاقة بالليزر كحلٍّ رئيسي، ليس فقط في المناطق التي يصعب فيها استخدام الكابلات، بل أيضًا في مشاريع النقل الكهربائي، وحالات الطوارئ، وبناء نظام طاقة مستدام ومرن بشكل متزايد. ورغم استمرار التحديات التقنية، إلا أن مستقبلًا بشبكات أنظف وأكثر لامركزية، مهيأة لتحديات القرن الحادي والعشرين، أصبح يلوح في الأفق.
