Các trạm năng lượng mặt trời trong không gian đang biến một giấc mơ xa vời thành một triển vọng công nghệ thực tế. Mỹ, Trung Quốc cùng nhiều quốc gia khác đang gia tăng nỗ lực cạnh tranh trong lĩnh vực đầy tiềm năng này.
Cơ hội và thách thức
Công nghệ năng lượng tái tạo đã phát triển mạnh mẽ những năm gần đây, với hiệu suất được cải thiện và chi phí thấp hơn. Nhưng có một trở ngại lớn là chúng không cung cấp được năng lượng một cách liên tục. Các trang trại năng lượng mặt trời và gió chỉ sản xuất năng lượng khi gió thổi hoặc mặt trời chiếu sáng, trong khi chúng ta cần điện cả ngày lẫn đêm.
Một cách khả thi để giải quyết vấn đề này là tạo ra năng lượng mặt trời trong không gian (SBSP). SBSP là khái niệm thu thập năng lượng mặt trời ngoài vũ trụ và phân phối đến trái đất. Một trạm SBSP có thể di chuyển theo quỹ đạo để hứng ánh nắng mặt trời 24/24 giờ. Bầu khí quyển của trái đất cũng hấp thụ và phản xạ một số ánh sáng của mặt trời, do đó, các tấm pin năng lượng mặt trời trong không gian sẽ nhận được nhiều ánh sáng mặt trời hơn và tạo ra nhiều năng lượng hơn.
Giải pháp tối ưu để hấp thu là sử dụng các tấm gương phản xạ ánh mặt trời lớn lắp đặt trên các vệ tinh trong quỹ đạo. Những tấm gương này sẽ tập trung năng lượng mặt trời vào các tấm pin mặt trời. Pin mặt trời chuyển đổi năng lượng đó thành vi sóng hoặc tia laser và chiếu nó trở lại trái đất.
Nguồn năng lượng sẽ được trái đất tiếp nhận thông qua các antena và chuyển đổi thành điện năng. Theo nguyên lý này, để chuyển đổi năng lượng mặt trời thu được từ không gian đến mặt đất, người ta phải lắp đặt một hệ thống antena định hướng.
SBSP có ưu điểm hơn so với giải pháp năng lượng thông thường. Thứ nhất, nó loại bỏ việc lãng phí thời gian do thời tiết xấu và ban đêm. Theo tính toán, trạm điện trong vũ trụ có thể cung cấp năng lượng trong 99% thời gian và với cường độ gấp 6 lần các trạm năng lượng mặt trời hiện nay trên trái đất.
Thứ hai, với giải pháp mới, chúng ta không phải lo lắng về vấn đề tích trữ năng lượng bởi các nhà máy điện vũ trụ có thể chiếu năng lượng trực tiếp xuống trái đất bất cứ khi nào. Ánh sáng mặt trời trong không gian, không bị bầu khí quyển lọc sẽ mạnh hơn rất nhiều và tạo ra nguồn năng lượng dồi dào.
Theo Greenmatch, trang thông tin năng lượng xanh của Australia, SBSP có thể sản sinh năng lượng nhiều gấp 40 lần so với năng lượng mặt trời trên trái đất; có khả năng áp đảo tất cả nguồn năng lượng khác trong tương lai và ít tạo ra tác động tiêu cực đến môi trường, khắc phục được các vấn đề về thiếu hụt năng lượng cũng như vấn đề phát thải khí gây hiệu ứng nhà kính.
Tuy vậy, một trong những thách thức lớn cần phải vượt qua là làm thế nào để lắp ráp, khởi động và triển khai các cấu trúc lớn như vậy. Một trạm năng lượng mặt trời trong vũ trụ cần phải có diện tích tối thiểu là 10km2. Chưa kể, chi phí đầu tư và vận hành cũng tương đối lớn.
Về mặt lý thuyết, các công nghệ cần thiết để biến giải pháp SBSP thành hiện thực đã có, nhưng chi phí sản xuất, phóng trạm vào không gian bằng tên lửa khiến việc triển khai không khả thi về mặt thương mại.