Anh tiết lộ kế hoạch: Xây dựng nhà máy điện Mặt Trời trong không gian, lợi ích không ngờ!

Theo đó, hơn 50 tổ chức công nghệ của Anh, trong đó bao gồm Hãng hàng không Airbus, Đại học Cambridge và nhà sản xuất vệ tinh SSTL tham gia vào Sáng kiến năng lượng không gian (SEI) của Anh. Sáng kiến này được khởi xướng vào năm 2021 để khám phá khả năng phát triển của một nhà máy điện Mặt Trời trong không gian.

Đặc biệt, theo sáng kiến này, việc truyền điện từ không gian bằng cách sử dụng Mặt Trời có thể giúp Anh đạt mục tiêu không phát thải khí nhà kính vào năm 2050 theo cách tiết kiệm hơn nhiều so với công nghệ hiện nay.

Mặt khác, yêu cầu ngừng phát thải khí carbon hoàn toàn vào giữa thế kỷ này cùng nằm trong nỗ lực toàn cầu để ngăn chặn biến đổi khí hậu theo lộ trình đã được vạch ra tại Hội nghị thượng đỉnh COP 26 của Liên Hợp Quốc tổ chức ở Glasgow vào tháng 11/2021.

Trước đó, phát biểu tại một hội nghị được tổ chức ở London ngày 27/4, ông Martin Soltau, Chủ tịch sáng kiến, cho rằng mọi công nghệ cần thiết nhằm phát triển nhà máy năng lượng Mặt Trời trong không gian đã có sẵn. Thách thức ở đây chính là quy mô và phạm vi của dự án.

Sáng kiến này phát triển kế hoạch dựa trên một nghiên cứu kỹ thuật mở rộng do công ty tư vấn Frazer-Nash tiến hành vào năm 2021.

Nghiên cứu kết luận rằng sáng kiến là khả thi về mặt kỹ thuật và không đòi hỏi bất kỳ đột phá nào về định luật vật lý, vật liệu mới hoặc công nghệ thành phần.

Ông Martin Soltau cho biết, các nhà nghiên cứu tiến hành thiết lập một kế hoạch phát triển kéo dài 12 năm để có thể xây dựng một nhà máy điện thử nghiệm được lắp ráp bằng robot trên quỹ đạo, truyền hàng gigawatt điện từ không gian tới Trái Đất sớm nhất vào năm 2035.

Ngoài ra, các chuyên gia cũng đang nghiên cứu một thiết kế dạng module có tên là CASSIOPeiA do công ty kỹ thuật điện quốc tế của Anh phát triển.

Thiết kế module của nhà máy điện trên quỹ đạo có nghĩa là dự án này có thể được mở rộng vào sau giai đoạn thử nghiệm. Thế nhưng ngay cả module thử nghiệm cũng sẽ có kích thước khổng lồ, rộng vài kilomet và cần tới 300 lần phóng bằng tên lửa có kích thước lớn như Starship của SpaceX để có thể đưa lên quỹ đạo.

Đặc biệt, nhà máy này sẽ quay ở độ cao cách mặt đất khoảng 36.000 km.

Kế hoạch tham vọng và lợi ích không ngờ!

Theo ông Soltau: "Chức năng chính của vệ tinh là thu thập năng lượng Mặt Trời thông qua các tấm gương lớn siêu nhẹ, tương tự chúng ta đang làm trên Trái Đất. Chúng sản xuất điện trực tiếp và sau đó điện sẽ được chuyển đổi thành vi sóng thông qua bộ khuếch đại công suất tần số vô tuyến và truyền trong chùm vi sóng xuống tới Trái Đất".

Tuy nhiên, ông Soltau chia sẻ, CASSIOPeiA sẽ sản xuất nhiều điện hơn bất kỳ nhà máy điện Mặt Trời nào có cùng quy mô ở trên Trái Đất. Cụ thể, so với một tấm pin Mặt Trời được đặt ở Anh, pin Mặt Trời tương tự trong không gian sẽ thu được nhiều năng lượng hơn 13 lần. Mặt khác, nhà máy điện Mặt Trời trong không gian cũng không bị ảnh hưởng bởi vấn đề về gián đoạn hoạt động như ở trên Trái Đất vì Mặt trời không chiếu sáng liên tục.

Ông Soltau cho biết thêm, công nghệ lưu trữ năng lượng vẫn chưa có mức giá và quy mô phù hợp. Để đạt mức phát thải ròng bằng 0 sẽ rất khó khăn, nhưng năng lượng Mặt Trời trên vũ trụ có thể mang đến một lựa chọn thú vị.

Nước Anh có thể đáp ứng hơn 40% nhu cầu điện hiện tại của mình bằng năng lượng tái tạo. Tuy nhiên, nhu cầu về năng lượng sạch sẽ tăng gấp 3 lần trong vòng 3 thập kỷ tới, khi nhiên liệu hoá thạch không còn được sử dụng.

Thế nhưng để thu được năng lượng từ vũ trụ, hệ thống sẽ cần có một ăng-ten khổng lồ đặt trên Trái Đất, được gọi là rectenna. Theo đó, ăng-ten này sẽ nhận bức xạ vi sóng truyền từ không gian và biến đổi điện một chiều để truyền qua đường dây cao thế. Trên thực tế, rectenna trông sẽ giống như một tấm lưới lớn với nhiều ăng-ten lưỡng cực nhỏ, và sẽ có kích thước từ 7 – 13 km.

Con số này là rất lớn, nhưng trong bối cảnh của nước Anh, nó sẽ chỉ chiếm khoảng 40% diện tích của một trang trại năng lượng Mặt Trời.

Kế hoạch đầy tham vọng này nhận được sự ủng hộ của chính phủ Anh cũng như thu hút sự quan tâm của các chuyên gia năng lượng.

Theo ông Mark Garnier, Nghị sĩ đảng Bảo thủ kiêm Chủ tịch Hội đồng cố vấn của SEI, dự án này là lời giải đáp cho "các vấn đề năng lượng" của Anh, đồng thời có tiềm năng xuất khẩu rất lớn.

Ông Mark Garnier nhấn mạnh, điều tuyệt vời là dự án này sẽ hoạt động liên tục và có thể tái tạo. Do đó, trong 24 giờ/ngày, nhà máy điện Mặt Trời trong không gian sẽ cung cấp nguồn điện cơ bản đáng kể. Điều này cũng góp phần làm cho nhà máy điện này đáng tin cậy hơn nhiều so với các năng lượng tái tạo khác, chẳng hạn như gió và năng lượng Mặt Trời trên mặt đất.

"Vì vậy, tin tốt là dự án sẽ giải quyết được tất cả các vấn đề về năng lượng của chúng ta", ông Mark Garnier cho biết thêm.

Một số thách thức đặt ra

Thứ nhất, theo các nhà nghiên cứu, một nhà máy điện năng lượng Mặt Trời trong không gian dựa trên thiết kế module, tức là cần một lượng lớn các module năng lượng Mặt Trời được lắp ráp nhờ robot trên quỹ đạo. Tuy nhiên, việc vận chuyển chúng vào không gian là rất khó khăn, tốn kém, đồng thời sẽ gây tổn hại đến môi trường.

Thứ hai, việc xây dựng một nhà máy điện năng lượng Mặt Trời trong không gian được coi là khả thi về mặt kỹ thuật nhờ vào những tiến bộ trong công nghệ. Nhưng dự án này cũng đòi hỏi nhiều lần phóng tàu con thoi.

Mặt khác, dù nhà máy điện năng lượng Mặt Trời này được thiết kế để giảm lượng khí thải carbon trong thời gian dài, nhưng nó cũng có lượng khí thải đáng kể, liên quan đến các vụ phóng tàu vào không gian và chi phí thực hiện.

Thứ ba, việc truyền năng lượng qua những khoảng cách lớn cũng là một vấn đề thách thức. Bởi dựa trên công nghệ hiện tại, chỉ một phần nhỏ năng lượng Mặt Trời thu được sẽ đến được Trái Đất.

Dù có không ít thách thức, nhưng năng lượng Mặt Trời dựa trên không gian vẫn là tiền đề cho các cơ hội nghiên cứu và phát triển đầy thú vị. Trong tương lai, công nghệ này có thể sẽ đóng một vai trò quan trọng trong việc cung cấp năng lượng toàn cầu.

Bài viết tham khảo nguồn: Space, Express.co.uk, Indianexpress