Nếu bạn muốn sử dụng năng lượng mặt trời ngay cả khi trời mưa hoặc nhiều mây, hãy gửi nó từ không gian: nghiên cứu và phát triển "thế hệ năng lượng mặt trời không gian" đang được tiến hành

Nếu bạn muốn sử dụng năng lượng mặt trời ngay cả khi trời mưa hoặc nhiều mây, hãy gửi nó từ không gian: nghiên cứu và phát triển "thế hệ năng lượng mặt trời không gian" đang được tiến hành

    Nếu bạn muốn sử dụng năng lượng mặt trời ngay cả khi trời mưa hoặc nhiều mây, hãy gửi nó từ không gian: nghiên cứu và phát triển "thế hệ năng lượng mặt trời không gian" đang được tiến hành

    article image


    Lắp đặt một cơ sở sản xuất năng lượng mặt trời ngoài không gian và gửi điện đến trái đất. Nghiên cứu và phát triển công nghệ giống như khoa học viễn tưởng như vậy đang được tiến hành. Một thí nghiệm trên mặt đất quy mô nhỏ đã thành công và một dự án nghiên cứu quy mô lớn mới của chính phủ Hoa Kỳ đang được tiến hành. Khi Trung Quốc có kế hoạch xây dựng nhà máy năng lượng mặt trời đầu tiên trên thế giới trong không gian, một cuộc đua để trở thành người đầu tiên lái nó sắp bắt đầu.


    Một ngày đầu năm 2019, có một đám đông nhỏ tại David Taylor Model Basin, Cơ sở Thử nghiệm Hàng hải của Hải quân Hoa Kỳ ở Maryland. Bể bơi khổng lồ trong nhà này, có thể tạo ra sóng nhân tạo, thường được sử dụng làm bể thử nghiệm cho các mô hình tàu. Tuy nhiên, lý do mọi người tụ tập vào ngày này là để nhìn thấy "thứ gì đó" vô hình bằng mắt thường.

    Một hộp nhỏ nằm trên một cột dài 13 foot ở mỗi đầu của sàn nhà. Một chùm tia laser hồng ngoại cực mạnh được phát ra từ một hộp và chạm vào các tấm pin mặt trời được xếp bên trong hộp kia. Tuy nhiên, theo như những gì tôi có thể nhìn thấy bằng mắt thường, không có gì thay đổi trước mặt tôi.

    Tuy nhiên, bằng chứng duy nhất cho thấy "điều gì đó" đã xảy ra là một chiếc máy pha cà phê nhỏ đặt gần đó phát ra tiếng động và rót một ly "laser latte". Loại cà phê này được pha chỉ bằng điện do hệ thống này tạo ra.

    Sử dụng thiết bị dựa trên tia laser này, công suất 400W có thể chiếu xa hàng trăm mét mà không gây rung động không khí. Đó là đủ năng lượng để dễ dàng chạy một vài thiết bị gia dụng nhỏ.


    Phòng thí nghiệm Nghiên cứu Hải quân Hoa Kỳ (NRL), cơ quan chính của dự án, hy vọng sẽ sử dụng hệ thống này để cung cấp năng lượng cho máy bay không người lái trong chuyến bay. Nhưng kỹ sư điện tử NRL Paul Jaffe có một tầm nhìn thậm chí còn tham vọng hơn. Ý tưởng là gửi năng lượng của mặt trời từ không gian đến trái đất.

    Đây là một ý tưởng đã được thực hiện trong nhiều thập kỷ cho "tương lai". Nhưng với những bước đột phá trong khoa học và công nghệ và dự án nghiên cứu quy mô lớn mới của chính phủ, ngày mơ ước đó cuối cùng cũng có thể đã đến.

    Luôn là "công nghệ đi trước 30 năm"
    Ý tưởng về "năng lượng mặt trời không gian" lần đầu tiên xuất hiện trong tiểu thuyết khoa học viễn tưởng của Isaac Asimov vào đầu những năm 1940. Kể từ đó, nhiều nhà khoa học và kỹ sư đã đưa ra nhiều ý tưởng khác nhau để hiện thực hóa khái niệm này. Một ví dụ là ý tưởng về các tấm năng lượng mặt trời bơm hơi và ý tưởng để rô-bốt lắp ráp máy phát điện.

    Tuy nhiên, ý tưởng cơ bản là nhất quán trong suốt. Đó là một cơ chế chuyển đổi năng lượng của ánh sáng mặt trời được thu bởi một vệ tinh quay quanh khổng lồ thành vi sóng và tia laze, gửi nó đến trái đất và chuyển đổi thành điện năng. Trong không gian mặt trời không bao giờ lặn. Sản xuất năng lượng mặt trời không gian là một hệ thống có thể cung cấp năng lượng tái tạo đến mọi nơi trên trái đất, ngày hay đêm, mưa hay nắng.

    Giống như năng lượng tổng hợp hạt nhân, việc tạo ra năng lượng mặt trời trong không gian được cho là được mệnh danh là "công nghệ đi trước 30 năm" mãi mãi. Các sự cố kỹ thuật vẫn tiếp tục và chi phí ước tính vẫn rất cao. Khi các tế bào năng lượng mặt trời rẻ hơn và hiệu quả hơn xuất hiện, ý tưởng gửi năng lượng mặt trời từ không gian dường như đã cạn kiệt.

    Nhưng các viện nghiên cứu của chính phủ đã không ngừng cố gắng. Cơ quan Hàng không và Vũ trụ Quốc gia (NASA), phối hợp với Bộ Năng lượng, đã tiến hành một loạt hoạt động nghiên cứu về tính khả thi của năng lượng mặt trời trong không gian và vào năm 1975, 30 kW điện đã được truyền đi trong phạm vi một dặm bằng đĩa vi sóng khổng lồ. (Khoảng 1.600m) Tôi đã thành công trong việc bay về phía trước. Lượng năng lượng có thể được truyền tải là rất quan trọng đối với việc phát điện mặt trời trong không gian, nhưng chưa có trình diễn kỹ thuật nào thuộc loại tương tự có thể đạt được khả năng truyền tải vượt quá khả năng của thí nghiệm này.

    Jaffe nói: “Thực tế là gần 45 năm sau thí nghiệm của NASA vẫn đứng vững, Jaffe nói. “Bởi vì sản xuất năng lượng mặt trời trong không gian không phải là nhu cầu cấp bách của quốc gia, nên có rất ít tiến bộ trong các công nghệ liên quan.”

    Thử thách cá nhân
    John Mankins, cựu nhà vật lý của NASA và hiện là giám đốc của Solar Space Technologies, người đang phát triển công nghệ truyền năng lượng mặt trời vào không gian, giải thích cách thức bộ máy quan liêu của chính phủ đã cản trở sự phát triển của năng lượng mặt trời trong không gian mà tôi đã chứng kiến. Vào cuối những năm 1990, Mankins đã kết luận trong một báo cáo gửi NASA rằng đã đến lúc phải nghiêm túc xem xét lại năng lượng mặt trời trong không gian và dẫn đầu một dự án nghiên cứu nhằm thiết kế một hệ thống vệ tinh cho nó. Tuy nhiên, mặc dù thu được nhiều kết quả quan trọng, NASA cuối cùng đã ngừng dự án.


    Mankins rời NASA vào năm 2005 để trở thành một nhà tư vấn, nhưng ông không thể từ bỏ ý tưởng về năng lượng mặt trời trong không gian. Cá nhân ông đã tiến hành các thí nghiệm quy mô nhỏ về năng lượng mặt trời trong không gian và vào năm 2011, ông đã nhận được một khoản tài trợ từ chương trình Innovative Frontier Initiatives của NASA.

    Kết quả là SPS-ALPHA, mà Mankins gọi là "vệ tinh năng lượng mặt trời thực tế đầu tiên trên thế giới." Theo Mankins, "kế hoạch là xây dựng một vệ tinh năng lượng mặt trời lớn từ hàng ngàn bộ phận nhỏ." Thiết kế mô-đun độc đáo của nó, ít nhất về mặt lý thuyết, sẽ giảm đáng kể chi phí phần cứng.

    Chính phủ Hoa Kỳ quan tâm đến năng lượng mặt trời không gian hồi sinh
    Jaffe, người đã bắt đầu phát triển phần cứng cho năng lượng mặt trời không gian tại NRL, rất hào hứng với ý tưởng của Mankins. Vào thời điểm đó, Jaffe đang làm việc trên một "mô-đun bánh mì kẹp" với một bên là tấm pin mặt trời nhỏ và bên kia là bộ truyền vi sóng.

    "Chiếc bánh sandwich điện tử" này có tất cả các yếu tố cơ bản của một hệ thống năng lượng mặt trời không gian thực tế. Và có lẽ quan trọng nhất, nó là mô-đun. Anh ấy nghĩ rằng việc kết hợp những ý tưởng như Mankins có thể giúp ích cho sự phát triển của chính anh ấy. Điều duy nhất còn thiếu là hỗ trợ tài chính để đưa ý tưởng ra khỏi phòng thí nghiệm và đi vào không gian.

    Jaffe mời Mankins thành lập một nhóm nghiên cứu nhỏ để tham gia một cuộc thi của Lầu Năm Góc. Do đó, tôi quyết định công bố khái niệm phát điện mặt trời trong không gian sử dụng SPS-ALPHA.

    Và vào năm 2016, họ đã tiết lộ khái niệm này với các quan chức cấp cao của Bộ Quốc phòng và giành được bốn trong số bảy hạng mục của cuộc thi. Cả Jaffe và Mankins đều mô tả thời điểm này là thời điểm quyết định sự trỗi dậy của mối quan tâm của chính phủ Hoa Kỳ đối với năng lượng mặt trời trong không gian.

    Điều đó có thể đã đúng. Vào tháng 10 năm 2019, Phòng thí nghiệm Nghiên cứu Không quân Hoa Kỳ thông báo sẽ khởi động chương trình phát triển phần cứng vệ tinh năng lượng mặt trời trị giá 1 triệu USD. Đây là một bước quan trọng đầu tiên hướng tới việc tiến hành cuộc biểu tình đầu tiên trên thế giới về năng lượng mặt trời không gian trên quỹ đạo.

    Và theo Mankins, nó có thể giải quyết thách thức lớn nhất với năng lượng mặt trời trong không gian. Thách thức là thay đổi nhận thức của công chúng.

    Cuộc đua đưa nó vào sử dụng thực tế cũng đã bắt đầu
    Công nghệ này luôn được xem như một giấc mơ viển vông. Chi phí giảm cũng khiến việc lắp đặt các tấm pin mặt trời trên Trái đất trở nên dễ dàng hơn. Tuy nhiên, có một số lợi thế chỉ có ở năng lượng mặt trời không gian. Trên hết, lợi thế của việc có thể đảm bảo năng lượng mặt trời không bị gián đoạn bất kể thời tiết hay thời gian trong ngày là rất quan trọng.

    Cũng có thể cung cấp năng lượng tái tạo cho các khu vực xa xôi như căn cứ quân sự tiền tuyến. Công ty năng lượng khổng lồ Pacific Gas and Electric Company (PG&E) của California đã buộc phải cắt nhiều đợt cắt điện tới nhiều ngôi nhà ở bang này vào năm 2019 sau các vụ cháy rừng xảy ra trên các cánh đồng lúa. Trong những trường hợp như vậy, sẽ là một ý tưởng hay nếu có một cách cung cấp năng lượng tái tạo thông qua các đám mây và khói.

    Trớ trêu thay, PG&E đã ký một thỏa thuận đầu tiên trong ngành với công ty khởi nghiệp Solaren vào năm 2009 để mua năng lượng được tạo ra từ năng lượng mặt trời trong không gian. Tuy nhiên, kế hoạch đưa hệ thống vào vận hành từ năm 2016 chưa thành hiện thực.


    Jaffe nói: “Nếu năng lượng mặt trời trong không gian hoạt động tốt, thì không nên cường điệu hóa các tác động địa chính trị. “Nhờ có GPS, giờ đây chúng ta có thể nhận được thông tin vị trí chính xác ở bất cứ đâu trên hành tinh.

    Trên thực tế, có vẻ như cuộc đua để trở thành người đầu tiên đi xe thương mại hóa công nghệ này đã bắt đầu. Đầu năm 2019, Trung Quốc công bố ý định xây dựng nhà máy năng lượng mặt trời đầu tiên trên thế giới trong không gian. Nhật Bản cũng đã xem xét việc đưa việc phát triển các nhà máy điện mặt trời vào không gian trở thành ưu tiên quốc gia trong hơn một thập kỷ.

    Và với quân đội Hoa Kỳ hiện đang thực hiện chương trình phát triển phần cứng trị giá hàng triệu đô la, có thể chỉ còn là vấn đề thời gian trước khi chúng ta thấy các trang trại năng lượng mặt trời trong không gian.

    Zalo
    Hotline