Cùng tìm hiểu trạm năng lượng mặt trời 1 MW trong không gian tại Trung Quốc

 

Với hơn 1/3 số ngày bị sương mù bao phủ trong năm, thành phố Trùng Khánh ở tây nam Trung Quốc không phải là nơi lý tưởng để xây nhà máy điện mặt trời. Nhưng không lâu nữa, thành phố này sẽ trở thành nơi đầu tiên thử nghiệm công nghệ cách mạng cho phép Trung Quốc gửi và nhận chùm năng lượng mạnh từ không gian trong một thập kỷ, theo các nhà khoa học tham gia dự án.

  

Sử dụng cơ sở hạ tầng khổng lồ trên quỹ đạo để thu thập năng lượng từ Mặt Trời và truyền về Trái Đất vốn được xem như khoa học viễn tưởng. Tuy nhiên, theo kế hoạch của chính phủ Trung Quốc, trạm năng lượng mặt trời 1 megawatt (MW) sẽ được đưa vào không gian năm 2030. Năm 2049, tổng công suất điện của nhà máy sẽ tăng lên 1 gigawatt, tương đương lò phản ứng hạt nhân lớn nhất hiện nay.

  

Sau khi động thổ ở thôn Hòa Bình thuộc quận Bích Sơn, Trùng Khánh, cách đây 3 năm, quá trình xây dựng cơ sở thử nghiệm trên mặt đất trị giá 15,4 triệu USD cho chương trình năng lượng mặt trời không gian phải tạm dừng, một phần do tranh cãi về chi phí, tính khả khi và độ an toàn của công nghệ. Dự án được nối lại hồi tháng 6. Zhong Yuanchang, giáo sư kỹ thuật điện ở Đại học Trùng Khánh, cho biết quá trình xây dựng cơ sở sẽ hoàn thành cuối năm nay, đáp ứng kỳ hạn ngặt nghèo.

  

Chùm năng lượng mạnh cần xuyên qua lớp mây hiệu quả, truyền trực tiếp và chính xác tới trạm trên mặt đất. Các nhà nghiên cứu tại cơ sở Bích Sơn sẽ tìm cách đạt mục tiêu đó. Nhà máy năng lượng mặt trời không hiệu quả do chỉ có thể hoạt động trong ngày và khí quyển phản chiếu hoặc hấp thụ gần một nửa năng lượng trong ánh sáng.

  

Từ thập niên 1960, một số nhà khoa học không gian và kỹ sư bị thu hút bởi ý tưởng trạm mặt trời trong không gian. Từ độ cao 36.000 km trở lên, nhà máy mặt trời địa tĩnh có thể tránh bóng của Trái Đất và được Mặt Trời chiếu sáng suốt 24 giờ một ngày. Sự thất thoát năng lượng trong khí quyển cũng giảm tới mức tối thiểu (khoảng 2%) nhờ truyền năng lượng ở dạng vi sóng tần số cao. Trong vài thập kỷ qua, nhiều thiết kế khác nhau của trạm năng lượng mặt trời được đề xuất trên khắp thế giới nhưng mới chỉ dừng lại ở lý thuyết do những thách thức lớn về công nghệ. Tại Bích Sơn, các nhà nghiên cứu Trung Quốc sẽ cần chứng minh việc truyền điện không dây khả thi trên quãng đường dài.

  

Dù kỹ sư kiêm nhà phát minh Nikola Tesla khiến ý tưởng trên trở nên thịnh hành vào cuối thế kỷ 19, công nghệ bị hạn chế trong số ít ứng dụng ở khoảng cách ngắn như sạc không dây cho điện thoại thông minh. Tesla thất bại một phần do ông để điện truyền trong không khí dưới dạng sóng theo mọi hướng. Để tăng phạm vi hiệu quả, năng lượng cần tập trung thành chùm cường độ cao. Các nhà khoa học Trung Quốc thu năng lượng không dây phát ra từ khí cầu cách mặt đất 300 m. Khi cơ sở Bích Sơn hoàn thành, họ lên kế hoạch tăng phạm vi lên hơn 20 km với khí cầu thu năng lượng mặt trời từ tầng bình lưu.

  

Tại Bích Sơn, nhóm nghiên cứu cũng sẽ thử nghiệm một số ứng dụng khác của công nghệ, như sử dụng chùm năng lượng để cung cấp điện cho drone. Khu vực thử nghiệm trung tâm sẽ rộng 2 hecta, bao quanh bởi vùng an toàn lớn gấp 5 lần. Cư dân địa phương không được phép đi vào vùng đệm để đảm bảo an toàn của chính họ.

  

Nguy cơ an toàn của nhà máy mặt trời trong không gian không phải nhỏ, theo một số nghiên cứu gần đây tại Trung Quốc. Ví dụ, khi tấm pin mặt trời khổng lồ xoay vòng để hướng về phía Mặt Trời, chúng có thể tạo ra xung động nhỏ kéo dài ở súng tạo chùm vi sóng, có thể gây sự cố. Vì vậy, cơ sở cần hệ thống kiểm soát bay vô cùng phức tạp để duy trì nhắm đúng điểm cực nhỏ trên Trái Đất.

  

Một nguy cơ khác là bức xạ. Theo tính toán của nhóm nghiên cứu ở Đại học Giao thông Bắc Kinh năm ngoái, cư dân không thể sinh sống ở phạm vi 5 km quanh trạm nhận tín hiệu trên mặt đất. Ngay cả tàu hỏa ở cách xa 10 km cũng có thể gặp phải vấn đề như mất liên lạc do tần số của vi sóng có thể ảnh hưởng tới Wi-Fi.