Năng lượng mặt trời trong không gian sắp thành hiện thực?

Theo các nhà nghiên cứu tại Đại học Xidian (Trung Quốc), quá trình thử nghiệm và kiểm tra hoàn thành, có thể mở đường cho kỷ nguyên năng lượng mặt trời trên không gian ở Trung Quốc.

Thông báo này có nghĩa là con người đang tiến gần hơn tới cái gọi là “chìa khóa tiềm năng” để giải quyết cuộc khủng hoảng năng lượng và khí hậu mà trái đất đang phải đối mặt.

Các nhà khoa học đã chạy thử nghiệm thành công và theo một công bố của trường đại học, đây là "nhà máy điện mặt trời toàn hệ thống và liên kết đầu tiên trên thế giới". 

Trong những năm gần đây, các quốc gia trên thế giới đang đặt mục tiêu phát triển năng lượng mặt trời trên không gian.

Vào tháng 3/2022, chính phủ Anh được cho là đã xem xét đề xuất trị giá 16 tỷ bảng Anh xây dựng một nhà máy điện mặt trời trong không gian. Trong khi đó tại Mỹ, một hợp tác trị giá 100 triệu USD đã được thực hiện để cung cấp công nghệ tiên tiến cho hệ thống năng lượng mặt trời trên không gian của riêng họ.

NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI TRÊN KHÔNG GIAN: KHOA HỌC VIỄN TƯỞNG HAY HIỆN THỰC?

Hy vọng của dự án mạo hiểm này, về lý thuyết là các vệ tinh có thể liên tục thu thập các hạt photon từ mặt trời, sau đó chuyển đổi năng lượng thành các tế bào quang điện, và truyền không dây dòng điện đó dưới dạng vi sóng trở lại máy thu trên Trái đất.

Tiến sĩ Jovana Radulovic, Trưởng khoa Cơ khí và Thiết kế tại Đại học Portsmouth, chia sẻ: “Mặc dù điều này có vẻ giống như cuộc phiêu lưu trong một cuốn sách tiểu thuyết khoa học viễn tưởng, nhưng khái niệm về năng lượng mặt trời không gian không phải là mới”. Bà cũng cho biết các kỹ sư và nhà khoa học trong thế kỷ trước đã đưa ra những ý tưởng này.

Lý thuyết về năng lượng mặt trời ngoài không gian xuất hiện lần đầu tiên vào những năm 1960, do Peter Glaser, một nhà khoa học và kỹ sư hàng không vũ trụ, đồng thời là chủ tịch của Power from Space Consultants, đề xuất. 

Theo lý thuyết này, một trạm năng lượng mặt trời ngoài không gian đặt trên quỹ đạo Trái đất sẽ hiệu quả do được Mặt trời chiếu sáng 24 giờ/ngày cho phép tạo ra điện liên tục. Điều này mang lại lợi thế đáng kể so với các hệ thống năng lượng mặt trời đặt trên Trái đất, vốn chỉ có thể sản xuất điện vào ban ngày và phụ thuộc nhiều vào thời tiết.

Khi mức độ tiêu thụ năng lượng toàn cầu được dự báo sẽ tăng gần 50% vào năm 2050, phương pháp sản xuất điện này có thể đóng một vai trò quan trọng trong việc đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng và giải quyết cuộc khủng hoảng khí hậu.

NHỮNG THÁCH THỨC ĐÁNG KỂ

Thoạt nhìn sáng kiến này có vẻ đầy hứa hẹn, tuy nhiên, giải pháp dựa trên không gian này cũng có những thách thức đáng kể.

Khó khăn đầu tiên, và được cho là rõ ràng nhất, đó là rào cản về chi phí.

Như đã đề cập ở trên, các quốc gia đã “rót” một số tiền khổng lồ vào các sáng kiến ​​năng lượng mặt trời dựa trên không gian.

Hầu hết các hệ thống đều là mô-đun, được robot lắp ráp khi lên quỹ đạo. Kiểu lắp ráp này đòi hỏi phải vận chuyển tất cả các yếu tố vào không gian, điều này rất khó khăn và tốn kém, kèm theo đó là một khoản phí khác đối với những thiệt hại về môi trường.

Một vấn đề khác nữa là những hạn chế về không gian. Để vận chuyển năng lượng, điện sẽ phải chuyển đổi thành dạng vi sóng trước khi được gửi trở lại trái đất. Sau đó, cần có một ăng-ten khổng lồ được xây dựng trên bề mặt để thu sóng và chuyển chúng trở lại thành điện năng. 

Kích thước của anten phụ thuộc vào cường độ của vi sóng truyền đi. Một anten nhỏ hơn, khả thi và tiết kiệm chi phí hơn sẽ làm tăng cường độ của vi sóng. Tuy nhiên, nếu cường độ của tín hiệu vi sóng quá lớn, có thể gây hại cho các đồ vật và động vật tiếp xúc với chùm sóng này.

Tương tự như vậy, sẽ cần những bộ pin khổng lồ để lưu trữ năng lượng mặt trời trên Trái đất, vốn đã là một thách thức lớn đối với ngành công nghiệp năng lượng mặt trời.

Cũng cần nhắc lại rằng sẽ có ít nhất 10% năng lượng bị hao hụt do quá trình chuyển đổi, điều này làm cho nguồn năng lượng không hiệu quả như lúc đầu.

GIÁ TRỊ Ở TƯƠNG LAI?

Sẽ là một thách thức nếu muốn đảm bảo các tấm pin mặt trời tồn tại trong không gian.

Các tấm pin sẽ cần bảo trì liên tục và phải chống lại lượng bức xạ không giống như trên Trái đất. Tất cả những yếu tố này sẽ làm chi phí của các dự án tăng đáng kể.

Nhiều người sẽ đặt ra câu hỏi: liệu năng lượng mặt trời trên không gian có thực sự xứng đáng đầu tư hay không?

"Đây là lý do tại sao chúng tôi rất chú ý đến những gì SpaceX đang làm", bà Radulovic cho biết. 

Tuy nhiên, bất chấp những thách thức, phương pháp sản xuất năng lượng này có thể là một khoản đầu tư có giá trị trong tương lai.

Khi cuộc khủng hoảng năng lượng và khí hậu bùng phát, rõ ràng cần phải thực hiện các biện pháp quyết liệt để bảo vệ các thế hệ tương lai và hành tinh mà chúng ta đang sống.

Trong khi công nghệ này có những thách thức ngắn hạn thì những lợi ích lâu dài của năng lượng mặt trời trên không gian vẫn còn đầy hứa hẹn.

Công nghệ này cũng là tiền đề cho các cơ hội nghiên cứu và phát triển thú vị. Trong tương lai, con người có thể thấy công nghệ vũ trụ này (và những sáng kiến tương tự) đóng một vai trò quan trọng trong việc cung cấp năng lượng toàn cầu.