Năng lượng tương lai (K1): Mặt trời

Dù không ai có thể nói chính xác khi nào nhiên liệu hóa thạch sẽ cạn kiệt, nhưng chúng ta đều biết chắc chắn rằng cuối cùng ngày đó cũng sẽ tới. Các nhà khoa học cố gắng tìm tòi những nguồn năng lượng mới nhằm đảm bảo thế giới vẫn hoạt động một khi chúng ta không thể dựa vào nhiên liệu hóa thạch nữa.

Thu thập năng lượng mặt trời trong vũ trụ, truyền về trái đất để sử dụng. Ý tưởng này bắt đầu được nghiên cứu từ những năm 1970.

SBSP

Một số ước tính cho thấy than đá, khí đốt và dầu mỏ chỉ còn đủ dùng trong khoảng 70 năm, trong khi ngành công nghiệp nhiên liệu hóa thạch khẳng định chúng ta có thể cầm cự lâu hơn đáng kể. Nhưng dù sao, tất cả mọi người đều đồng ý rằng một ngày nào đó sẽ không còn nhiên liệu hóa thạch nữa.

Để bù đắp cho sự suy giảm của các nguồn năng lượng truyền thống, các nhà nghiên cứu trên thế giới đang phát triển những công nghệ tiên tiến mới với kỳ vọng cung cấp một giải pháp lâu dài cho nhu cầu năng lượng gia tăng nhanh chóng của chúng ta.

Một số công nghệ đã trở nên quen thuộc, một số vẫn có vẻ bất thường, xa vời, và một số có thể tiềm ẩn mối đe dọa môi trường tương tự nhiên liệu hóa thạch hiện nay. Trong số đó, ý tưởng thu năng lượng mặt trời từ không gian (SBSP) đã bắt đầu được quan tâm từ những năm 1970.

Chúng ta thường thấy những tấm pin mặt trời được lắp đặt trên mái nhà các hộ gia đình, nhà máy, công sở. So với chúng, SBSP là phương pháp thu năng lượng mặt trời ở một “tầm cao mới”. Trong công nghệ SBSP, các thiết bị thu năng lượng nằm trên một vệ tinh được phóng lên quỹ đạo.

Trên vũ trụ, hệ thống SBSP sẽ khắc phục được những điểm hạn chế mà các hệ thống trên mặt đất phải chịu. Thí dụ, SBSP có lợi thế hiệu suất thu năng lượng cao hơn, trong thời gian dài hơn vì nó không bị chi phối bởi hiện tượng khuếch tán khí quyển, mây che phủ hay ban đêm vắng bóng mặt trời.

Trên đường xuyên qua bầu khí quyển tới bề mặt trái đất, một phần năng lượng mặt trời bị mất đi do ảnh hưởng của phản xạ và hấp thụ. Hệ thống SBSP bằng cách chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành vi sóng bên ngoài khí quyển, tránh thất thoát năng lượng. SBSP bay trên quỹ đạo nên cũng không bị “thời gian chết” ban đêm như các tấm pin gắn cố định trên mặt đất.

Thách thức

Chi phí phóng vệ tinh và các thiết bị lên không gian là cả một thách thức lớn. Giả sử một tấm pin mặt trời nặng 20kg cho công suất 1KW điện thì một trạm phát 4GW sẽ nặng khoảng 80.000 tấn. Nếu cải tiến thiết kế đạt được 1kg/KW thì trạm cũng nặng tới 4.000 tấn.

Phải cần từ 40-150 chuyến chuyên chở vật liệu lên quỹ đạo thấp, rồi từ đó đưa tiếp lên quỹ đạo địa tĩnh. Tổng chi phí dao động từ 11-320 tỷ USD. Để so sánh, chi phí xây dựng nhà máy điện than hay điện hạt nhân từ 3-6 tỷ USD mỗi GW. Bên cạnh đó, SBSP đối mặt một số khó khăn mà chủ yếu là vấn đề truyền tải năng lượng từ quỹ đạo xuống mặt đất để sử dụng.

Kéo đường dây từ mặt đất lên vệ tinh là không thực tế và cũng bất khả thi với công nghệ hiện nay. Do đó, các thiết kế SBSP thường phải bao gồm khả năng ứng dụng một số cách thức truyền tải năng lượng không dây. Vệ tinh SBSP sẽ chuyển đổi năng lượng mặt trời thành năng lượng điện, cấp nguồn cho máy phát vi sóng hoặc máy phát laser, rồi tập trung chùm tia chiếu xuống máy thu trên mặt đất. Bức xạ và bụi vũ trụ cũng có thể gây thiệt hại cho SBSP.

Năng lượng tương lai (K1): Mặt trời ảnh 1

Ý tưởng tháp thu năng lượng mặt trời trong vũ trụ của NASA.

Xây dựng một nhà máy điện sử dụng năng lượng mặt trời trong vũ trụ dường như khó có thể xảy ra. Nhưng các nhà khoa học vẫn không bỏ cuộc, họ tiếp tục nỗ lực nghiên cứu. John Mankins, một cựu kỹ sư NASA hiện làm việc cho Tập đoàn Artemis, đã theo đuổi một dự án mà ông tin rằng sẽ làm cho ý tưởng táo bạo “lấy điện trong vũ trụ” trở nên đơn giản.

Một số người cho rằng có thể sử dụng laser để truyền năng lượng từ không gian, tuy nhiên, theo quan điểm của Mankins, điều  này tuy có thể nhưng tiềm ẩn nguy hiểm. Do đó, dự án của ông tập trung vào phương án sử dụng các máy phát vi sóng cường độ thấp, mà ông tin là có tính an toàn hơn.

Ước tính, một vệ tinh năng lượng mặt trời có khả năng cung cấp lên đến 1.000-2.000MW điện tới trái đất. Để dễ hình dung, một hộ điển hình ở Hoa Kỳ có nhu cầu tiêu thụ khoảng 4-5kW điện, tương đương 100kWh mỗi ngày, 3.000kWh mỗi tháng, tương đương khoảng 36.000kWh mỗi năm.

Chỉ cần một SBSP cũng có thể cung cấp điện cho khoảng 240.000-480.000 hộ gia đình. Một số nhà phê bình cho rằng dự án quá tốn kém hoặc bất khả thi. Những người khác lưu ý rằng sản lượng điện vẫn không đủ nhiều để làm cho dự án trở nên đáng giá. Dù gì đi nữa, trên thực tế NASA rất quan tâm tới ý tưởng này và sự quan tâm của NASA đủ làm cho nó có trọng lượng đáng kể.

(Còn tiếp)

BẢO TRÚC

Các tin, bài viết khác

Đọc nhiều nhất

Nóng bỏng Đông Bắc Á (Kỳ 1): Súng đã lên nòng?

Nóng bỏng Đông Bắc Á (Kỳ 1): Súng đã lên nòng?

(ĐTTCO) - LTS: AFP ngày 7-10 đưa tin, tại một sự kiện ở bang Indiana, Tổng thống Hoa Kỳ D. Trump phát biểu: “Trong suốt 25 năm qua, các vị tổng thống tiền nhiệm đã đạt được nhiều thỏa thuận với Triều Tiên và nhiều khoản tiền khổng lồ đã được chi ra, nhưng không có kết quả...

Bình luận

Bất bình đẳng kinh tế - vấn đề lớn của EU

(ĐTTCO) - Dù đã 4 thập kỷ áp dụng chính sách gắn kết xã hội nhằm hạn chế chênh lệch phát triển giữa các vùng trong Liên minh châu Âu (EU), sự cách biệt giữa các khu vực dường như ngày càng trầm trọng sau tác động của cuộc khủng hoảng kinh tế năm 2008.

Thế giới muôn màu