Cơ quan Vũ trụ châu Âu (ESA) đang nghiên cứu khả năng xây dựng các trạm năng lượng mặt trời trong không gian với hy vọng rằng việc tiếp cận với ánh sáng mặt trời 24/24 sẽ giúp khắc phục các vấn đề về sự gián đoạn năng lượng trên Trái đất. Là một phần của chương trình Solaris, ESA đang nghiên cứu liệu năng lượng Mặt trời trong không gian (SBSP) nhằm đáp ứng nhu cầu năng lượng sạch của châu Âu trong tương lai.
ESA cũng với một số quốc gia bao gồm Hoa Kỳ, Trung Quốc và Nhật Bản đã khám phá SBSP, phần lớn dựa vào các công nghệ đã được chứng minh.
ESA cho biết: "Đây không phải là khoa học viễn tưởng, các công nghệ cơ bản đã được chứng minh rằng công nghệ này hoàn toàn khả thi”.
Các trang trại năng lượng mặt trời sẽ truyền năng lượng từ không gian xuống
SBSP sẽ hoạt động bằng cách thu bức xạ mặt trời trong không gian, nơi cường độ ánh sáng mặt trời 24/24 cao hơn nhiều so với trên bề mặt Trái đất, không bị gián đoạn khi màn đêm buông xuống hoặc mây che phủ.
ESA hình dung sẽ có những trang trại năng lượng mặt trời quay quanh Trái đất khổng lồ, có thể được phóng trên các bệ phóng có thể tái sử dụng, chi phí thấp.
Những mảng năng lượng mặt trời khổng lồ này sẽ thu thập ánh sáng mặt trời để truyền đến một trạm thu trên Trái đất dưới dạng vi sóng hoặc chùm tia laze.
Sau đó, các trạm thu trên mặt đất sẽ sử dụng tế bào quang điện hoặc ăng-ten để thu năng lượng này và chuyển đổi thành điện năng có thể phân phối tới lưới điện.
Chương trình Solaris của ESA hiện đang trong giai đoạn chuẩn bị, đã được Hội đồng ESA tài trợ vào tháng 11/2022 để đặt nền móng cho khả năng khởi động một chương trình phát triển đầy đủ vào năm 2025.
Không còn phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch
Nếu SBSP thành công, công nghệ này sẽ giải quyết được một số vấn đề chính cản trở quá trình chuyển đổi hoàn toàn khỏi nhiên liệu hóa thạch.
Chuyển đổi sang năng lượng sạch là một vấn đề cấp bách và châu Âu đã cam kết đạt được mức phát thải ròng bằng "0" vào năm 2050.
Theo ESA, năng lượng mặt trời trong không gian cung cấp một "nguồn năng lượng liên tục, không cạn kiệt, bền vững và có thể mở rộng", không chỉ giúp chống biến đổi khí hậu mà còn xây dựng an ninh năng lượng.
ESA cho biết: “Tuy nhiên, vẫn còn nhiều thách thức về kỹ thuật và chính sách cần phải vượt qua để biến nguồn năng lượng tối thượng này thành hiện thực sớm nhất là trong thập kỷ tới”.
Các rủi ro có thể xảy ra
Cuộc điều tra về Solaris của ESA cho thấy SBSP có thể cung cấp điện với giá cạnh tranh cũng như các lợi ích về môi trường, kinh tế và chiến lược khác như năng lượng bảo vệ.
Cơ quan hiện đang hợp tác với ngành công nghiệp châu Âu để đánh giá thêm tính khả thi về mặt kỹ thuật và xem xét các lợi ích và rủi ro khác.
ESA đã xác định một số thách thức kỹ thuật chính cần giải quyết, bao gồm cách cung cấp chuyển đổi năng lượng và quang điện hiệu quả cao, cách đảm bảo độ chính xác trong việc hình thành chùm tia cũng như cách triển khai xây dựng, lắp ráp và bảo trì quy mô lớn các cấu trúc trong không gian.
Các tổ chức cũng cần đánh giá các rủi ro tiềm ẩn đối với sức khỏe của con người, động vật hoặc thực vật ở gần các trạm thu, cũng như cách các chùm tia sẽ tương tác với tầng điện ly, khí quyển và môi trường.
Việc triển khai và các tác động tiềm ẩn của nhiễu chùm tia đối với cơ sở hạ tầng hàng không và mặt đất là những lĩnh vực rất cần được chú trọng.
Việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch để sản xuất phần lớn điện năng là điều dễ hiểu vì đây là nguồn sản xuất năng lượng đáng tin cậy, ổn định và linh hoạt.
Trên thực tế, nếu muốn thay thế nhiên liệu hóa thạch, chúng ta cần các nguồn năng lượng thay thế có những đặc điểm này, những đặc điểm mà chỉ có được từ thủy điện, hạt nhân và nhiên liệu hóa thạch, SBSP là công nghệ có thể cung cấp tất cả các đặc điểm này.
