Một loại năng lượng sạch “xé sách” bước ra ngoài đời: Hứa hẹn sẽ mang lại nguồn tài nguyên vô tận, cung cấp điện năng liên tục 24/7

Các tấm pin mặt trời trên mái nhà, nhà máy điện và tuabin gió đã trở nên quá quen thuộc với chúng ta, nhưng con người khai thác hết công suất mà vẫn chưa thể giải quyết triệt để tình trạng thiếu hụt năng lượng trên toàn cầu. Các nhà khoa học đã khám phá ra thêm một giải pháp mới, năng lượng mặt trời dựa trên không gian có thể gần với thực tế hơn chúng ta từng nghĩ.

Theo các nhà nghiên cứu tại Đại học Tây An, quá trình thử nghiệm và kiểm tra đã được hoàn thành trên một tòa tháp mới. Sự thành công này có thể mở đường cho năng lượng mặt trời không gian ở Trung Quốc. Chúng ta đang tiến một bước gần hơn đến chìa khóa tiềm năng để giải quyết cuộc khủng hoảng năng lượng và khí hậu mà trái đất đang phải đối mặt.

Vào ngày 5/6, các nhà khoa học đã chạy thử nghiệm thành công "nhà máy năng lượng mặt trời toàn hệ thống và liên kết đầu tiên trên thế giới". Với cấu trúc cao 75m làm bằng thép trong khuôn viên phía nam của Đại học Tây An, nhà máy được trang bị năm hệ thống khác nhau nhằm thúc đẩy mọi tiềm năng phát triển của năng lượng mặt trời dựa trên không gian.

Trong những năm gần đây, các quốc gia khác cũng đã đặt mục tiêu phát triển năng lượng mặt trời không gian. Vào tháng 3, chính phủ Anh đã xem xét đề xuất xây dựng một nhà máy điện mặt trời trong không gian trị giá 16 tỷ bảng Anh.

Mỹ cũng chú trọng lĩnh vực này, họ đã đầu tư 100 triệu USD để cung cấp công nghệ tiên tiến cho hệ thống điện mặt trời trên không gian của riêng mình. Mặt khác, Nhật Bản coi lĩnh vực này trở thành một phần của kế hoạch khám phá không gian trong tương lai của đất nước.

Khoa học viễn tưởng hay hiện thực?

Về lý thuyết, dự án này được lập trình để các vệ tinh có thể liên tục thu thập những hạt photon từ mặt trời, sau đó chuyển đổi năng lượng thành các tế bào quang điện. Dòng điện đó sẽ được truyền không dây dưới dạng vi sóng đến các máy thu trên trái đất.

Tiến sĩ Jovana Radulovic, Trưởng khoa Cơ khí và Thiết kế tại Đại học Portsmouth, cho biết mặc dù điều này có vẻ giống như tình tiết trong một cuốn tiểu thuyết khoa học viễn tưởng, nhưng khái niệm về năng lượng mặt trời không gian không phải là mới. Bà nói: "Các kỹ sư và nhà khoa học đã đưa ra những ý tưởng tương tự từ thế kỷ trước".

Lý thuyết này xuất hiện lần đầu tiên vào những năm 1960, do Peter Glaser, một nhà khoa học kiêm kỹ sư hàng không vũ trụ, đồng thời là chủ tịch của Power from Space Consultants, đề xuất. Trong đó, một trạm năng lượng mặt trời không gian sẽ được đặt trong quỹ đạo của Trái đất, Mặt trời chiếu sáng 24 giờ mỗi ngày cho phép nó tạo ra điện liên tục.

Công nghệ này có thể mang lại một lợi thế đáng kể hơn so với các hệ thống năng lượng mặt trời nằm trên Trái đất, vốn chỉ có thể sản xuất điện vào ban ngày và phụ thuộc nhiều vào thời tiết. Các chuyên gia dự báo việc sử dụng năng lượng sẽ tăng gần 50% trên toàn cầu vào năm 2050. Do đó, phương pháp sản xuất điện này có thể đóng một vai trò quan trọng trong việc giúp đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng và giải quyết cuộc khủng hoảng khí hậu.

Thách thức lớn

Dù thoạt nhìn công nghệ này có vẻ hứa hẹn, nhưng giải pháp dựa trên không gian cho các vấn đề trong thế giới thực cũng đi kèm với những thách thức không nhỏ. Đầu tiên, và rõ ràng nhất, là rào cản về chi phí. Các quốc gia phải đầu tư hàng trăm triệu USD vào sáng kiến năng lượng mặt trời dựa trên không gian.

Hầu hết các hệ thống là mô-đun năng lượng mặt trời được rô bốt lắp ráp trên quỹ đạo. Kiểu lắp ráp này đòi hỏi phải vận chuyển tất cả các bộ phận vào không gian. Dù trạm được xây dựng với mục đích giảm lượng khí thải carbon trong dài hạn, nhưng những lần phóng tàu lại thải ra lượng khí lớn và gây tốn kém.

Một vấn đề khác là sự hạn chế của chính không gian. Để vận chuyển năng lượng, điện sẽ phải được chuyển đổi thành vi sóng trước khi gửi trở lại trái đất. Để làm được như vậy, trên mặt đất cần xây dựng một ăng-ten khổng lồ để thu sóng và chuyển đổi chúng trở lại thành điện năng.

"Việc này yêu cầu một bộ thu lớn vì hai nơi cách nhau hàng nghìn km", Radulovic nói thêm. Kích thước của ăng-ten phụ thuộc vào cường độ vi sóng. Một ăng-ten nhỏ sẽ tiện lợi và tiết kiệm chi phí hơn và làm tăng cường độ của vi sóng. Tuy nhiên, cường độ của tín hiệu vi sóng quá lớn có thể gây hại cho các đồ vật và động vật tiếp xúc với chùm tia này.

Ít nhất 10% năng lượng sẽ bị hao hụt do quá trình chuyển đổi. Chúng ta sẽ cần những bộ pin khổng lồ để lưu trữ năng lượng mặt trời không gian, vốn đã là một thách thức lớn đối với ngành công nghiệp năng lượng mặt trời trên mặt đất.

Giá trị đầu tư trong tương lai

Việc bảo toàn các tấm pin trong không gian cũng là một thách thức lớn. Chúng cần được bảo dưỡng liên tục vì bị hư hỏng do rác vũ trụ đâm vào, cũng như phải tiếp xúc với bức xạ Mặt Trời mạnh, làm giảm lượng điện sản xuất được.

Tất cả những yếu tố này sẽ làm chi phí của các dự án tăng vọt, khiến nhiều người hoài nghi về hiệu quả của năng lượng mặt trời trên không gian. Radulovic nói: "Đây là lý do tại sao chúng tôi chú ý đến những gì Space X đang làm. Ý tưởng phát triển tên lửa tái sử dụng có thể giúp giảm chi phí".

Bà nói thêm: "Trừ khi chi phí của tất cả các thành phần cần thiết để thiết lập trạm điện mặt trời ngoài vũ trụ giảm xuống, nếu không, nguồn năng lượng này sẽ không được khai thác trong thời gian gần sắp tới. Đó là điều chúng ta cần tập trung".

Tuy nhiên, bất chấp những thách thức, phương pháp tạo năng lượng nghe có vẻ khoa học viễn tưởng này có thể là một khoản đầu tư có giá trị trong tương lai. "Không sớm thì muộn, công nghệ này sẽ trở nên khả thi hơn về mặt chi phí do các nhà khoa học đang tiến hành rất nhiều nghiên cứu liên quan đến lĩnh vực này", Radulovic nói. Bà cũng lưu ý rằng vào thời điểm hiện tại, "ước mơ năng lượng mặt trời không gian còn cách rất xa mới có thể trở thành hiện thực".

Khi cuộc khủng hoảng năng lượng và khí hậu bùng phát, rõ ràng là chúng ta cần phải thực hiện các biện pháp quyết liệt để bảo vệ các thế hệ tương lai và hành tinh. Dù còn nhiều thách thức trước mắt, nhưng những lợi ích lâu dài của năng lượng mặt trời dựa trên không gian vẫn đầy hứa hẹn.

Tham khảo euronews