Nguyễn Thị Minh Tú
Minh Tú Nguyễn
Bất ngờ với những thành tựu của Nhật Bản trong công nghệ mặt trời từ không gian
Cuộc đua phát triển công nghệ truyền tải năng lượng mặt trời được thu thập từ không gian đến trái đất đang trở nên sôi động hơn bao giờ hết. Nhiều quốc gia và tổ chức cùng tranh tài để khai thác tiềm năng của công nghệ sáng tạo này. Đặc biệt, trong cuộc đua này Nhật Bản đang dẫn đầu bằng việc hợp tác công tư và sẽ thử nghiệm giải pháp đột phá của họ vào năm 2025.
Ý tưởng sử dụng năng lượng mặt trời từ không gian được đưa ra bởi một nhà vật lý người Mỹ vào năm 1968. Ông đề xuất phóng các tấm pin mặt vào không gian, ở độ cao 36.000 km để tạo ra điện. Sau đó, năng lượng mặt trời được chuyển đổi thành vi sóng, tương tự như năng lượng được sử dụng trong lò vi sóng, và truyền đến các trạm tiếp nhận trên mặt đất, từ đó chuyển đổi trở lại thành năng lượng điện.
Hình ảnh mô phỏng việc truyền tải năng lượng mặt trời từ ngoài không gian về trái đất (Ảnh: Rolandberger)
Ưu điểm của giải pháp này là khả năng cung cấp nguồn năng lượng ổn định bất kể điều kiện thời tiết. Sóng vi ba có thể xuyên qua các đám mây, đảm bảo dòng điện ổn định suốt cả ngày và trong các điều kiện thời tiết khác nhau. Mặt khác, năng lượng mặt trời thông thường phụ thuộc nhiều vào các yếu tố như mây che phủ, điều này có thể gây bất lợi cho việc cung cấp năng lượng ổn định.
Nhật Bản đã đi đầu trong nghiên cứu này, với một nhóm do cựu Chủ tịch Đại học Kyoto Hiroshi Matsumoto dẫn đầu. Vào những năm 1980, Nhật Bản đã đạt được một cột mốc quan trọng khi truyền tải thành công năng lượng qua vi sóng trong không gian.
Nhóm tiếp tục nghiên cứu dưới sự hướng dẫn của giáo sư Naoki Shinohara của Đại học Kyoto, và vào năm 2009, một dự án công nghiệp-chính phủ-học viện đã được ra mắt dưới sự hỗ trợ của Bộ Kinh tế, Thương mại và Công nghiệp.
Nhật Bản hiện đang đứng đầu trong cuộc đua này với nhiều thành tựu đột phá (Ảnh: Physicsworld)
Dự án đã đạt được những tiến bộ đáng chú ý, bao gồm các thí nghiệm truyền năng lượng vi ba thành công trên khoảng cách 50 mét theo cả hai hướng ngang và dọc. Nhìn về tương lai, nhóm có kế hoạch thử truyền dọc trên khoảng cách xa hơn, từ 1 km đến 5 km.
Các đối thủ cạnh tranh từ các quốc gia khác cũng đang tích cực theo đuổi việc thương mại hóa công nghệ năng lượng mặt trời trên không gian. Phòng thí nghiệm Nghiên cứu Không quân Hoa Kỳ và Viện Công nghệ California đã bắt tay vào các dự án quy mô lớn, trong khi Đại học Trùng Khánh ở Trung Quốc và Cơ quan Vũ trụ Châu Âu đang phát triển công nghệ của riêng họ.
Chi phí để triển khai công nghệ này là rất lớn lên tới 166 nghìn tỷ đồng (Ảnh: Sciathon)
Mặc dù những lợi ích tiềm năng của năng lượng mặt trời trong không gian là rất lớn, nhưng chi phí vẫn là một thách thức đáng kể. Để tạo ra 1 GW, tương đương với công suất của một lò phản ứng hạt nhân, cần phải có diện tích rộng lớn của các tấm pin mặt trời. Ngay cả với những tiến bộ công nghệ, chi phí ước tính để lắp đặt công suất như vậy vẫn vượt quá 7.1 tỷ USD (khoảng 166 nghìn tỷ đồng).
Tuy nhiên, khi các chính phủ và doanh nghiệp trên toàn thế giới ưu tiên năng lượng tái tạo và giảm lượng khí thải carbon, thì năng lượng mặt trời trên không gian đã thu hút được sự chú ý mới. Thử nghiệm sắp tới do đối tác Nhật Bản lên kế hoạch vào năm tài chính 2025 nhằm chứng minh tính khả thi của việc truyền tải điện từ không gian xuống mặt đất, thúc đẩy tiến bộ trong lĩnh vực này.
Cuộc đua hứa hẹn sẽ tạo ra một giải pháp bền vững cho tương lai của loài người (Ảnh: Spacenews)
Nếu thành công, năng lượng mặt trời trong không gian có thể cách mạng hóa cách ngành năng lượng sạch, mang đến một giải pháp bền vững để đáp ứng nhu cầu năng lượng của chúng ta. Cuộc cạnh tranh để phát triển công nghệ đột phá này rất khốc liệt và Nhật Bản quyết tâm duy trì vị trí dẫn đầu trong cuộc đua toàn cầu này.