Năng lượng mặt trời quỹ đạo: Trạm năng lượng mặt trời trong không gian

• tác giả:
• tên tác giả

  Tầm nhìn lượng tử
• 20 Tháng ba, 2023

Mối quan tâm ngày càng tăng đối với sự bền vững của môi trường đã làm tăng sự quan tâm đến việc tìm kiếm năng lượng tái tạo. Hệ thống năng lượng mặt trời và năng lượng gió đã nổi lên như những lựa chọn phổ biến; tuy nhiên, sự phụ thuộc của chúng vào một lượng lớn đất đai và các điều kiện tối ưu đã hạn chế hiệu quả của chúng với tư cách là nguồn năng lượng duy nhất. Một giải pháp thay thế là thu hoạch ánh sáng mặt trời trong không gian, có thể cung cấp nguồn năng lượng ổn định mà không bị giới hạn bởi điều kiện đất đai và thời tiết.

Bối cảnh năng lượng mặt trời quỹ đạo

Một trạm năng lượng mặt trời quỹ đạo trong quỹ đạo địa tĩnh có khả năng cung cấp nguồn năng lượng mặt trời liên tục 24/7 trong suốt vòng đời hoạt động của nó. Trạm này sẽ tạo ra năng lượng thông qua năng lượng mặt trời và truyền nó trở lại Trái đất bằng sóng điện từ. Chính phủ Vương quốc Anh đã đặt mục tiêu thiết lập hệ thống đầu tiên như vậy vào năm 2035 và đang xem xét sử dụng công nghệ tên lửa tái sử dụng của Space X để biến dự án này thành hiện thực.

Trung Quốc đã bắt đầu thử nghiệm truyền tải điện trên khoảng cách lớn thông qua sóng điện từ. Trong khi đó, cơ quan vũ trụ của Nhật Bản, JAXA, có một kế hoạch liên quan đến các gương nổi tự do để tập trung ánh sáng mặt trời và truyền năng lượng tới Trái đất thông qua 1 tỷ ăng-ten và công nghệ vi sóng. Tuy nhiên, có những lo ngại về việc chùm tia vô tuyến truyền năng lượng tần số cao mà Vương quốc Anh sử dụng sẽ ảnh hưởng như thế nào đến các hoạt động kiểm soát giao thông và liên lạc trên mặt đất phụ thuộc vào việc sử dụng sóng vô tuyến.

Việc triển khai một nhà máy điện quỹ đạo có thể giúp giảm lượng khí thải và giảm chi phí năng lượng, nhưng cũng có những lo ngại về chi phí xây dựng và lượng khí thải tiềm ẩn được tạo ra trong quá trình xây dựng và bảo trì. Ngoài ra, như JAXA đã chỉ ra, việc phối hợp các ăng-ten để có chùm tia hội tụ cũng là một thách thức lớn. Sự tương tác của vi sóng với plasma cũng cần nghiên cứu thêm để hiểu đầy đủ ý nghĩa của nó. 

Tác động gián đoạn 

Các trạm vũ trụ năng lượng mặt trời có thể làm giảm sự phụ thuộc trên toàn thế giới vào nhiên liệu hóa thạch để phát điện, có khả năng dẫn đến giảm đáng kể lượng khí thải. Ngoài ra, sự thành công của các hoạt động này có thể tăng nguồn tài trợ của khu vực công và tư nhân vào các công nghệ du hành vũ trụ. Tuy nhiên, việc dựa vào một hoặc nhiều nhà máy điện quỹ đạo cũng làm tăng rủi ro liên quan đến lỗi hệ thống hoặc thành phần. 

Việc sửa chữa và bảo trì một nhà máy điện quỹ đạo có thể sẽ yêu cầu sử dụng robot, vì con người sẽ khó thực hiện các nhiệm vụ bảo trì trong điều kiện không gian khắc nghiệt và tốn kém. Chi phí thay thế các bộ phận, vật liệu và lao động cần thiết để thực hiện sửa chữa cũng sẽ là một yếu tố quan trọng cần xem xét.

Trong trường hợp xảy ra lỗi hệ thống, hậu quả có thể sâu rộng và đáng kể. Chi phí sửa chữa các nhà máy điện không gian này và khôi phục chúng về công suất hoạt động tối đa sẽ rất cao và việc mất điện có thể dẫn đến tình trạng thiếu năng lượng trên mặt đất tạm thời trên toàn bộ khu vực. Do đó, điều quan trọng là phải đảm bảo tính ổn định và độ tin cậy của các hệ thống như vậy thông qua kiểm tra kỹ lưỡng và đánh giá chất lượng của các thành phần, cũng như thực hiện các quy trình giám sát và bảo trì mạnh mẽ để phát hiện và chủ động giải quyết các vấn đề tiềm ẩn.

Ý nghĩa của năng lượng mặt trời quỹ đạo

Ý nghĩa rộng hơn của năng lượng mặt trời quỹ đạo có thể bao gồm:

• Khả năng tự túc trong sản xuất năng lượng của các quốc gia sử dụng các trạm như vậy.
• Tiếp cận điện năng rộng rãi hơn, đặc biệt là ở vùng nông thôn và vùng sâu vùng xa, có thể cải thiện chất lượng cuộc sống và thúc đẩy phát triển xã hội.
• Giảm chi phí liên quan đến sản xuất và phân phối năng lượng, dẫn đến giảm nghèo và tăng trưởng kinh tế.
• Sự phát triển của năng lượng mặt trời quỹ đạo dẫn đến những tiến bộ bổ sung trong công nghệ vũ trụ và tạo ra các công việc mới, công nghệ cao trong kỹ thuật, nghiên cứu và sản xuất.
• Sự gia tăng việc làm trong lĩnh vực năng lượng sạch dẫn đến sự thay đổi khỏi vai trò sử dụng nhiên liệu hóa thạch truyền thống, có khả năng dẫn đến tình trạng mất việc làm và nhu cầu đào tạo lại và phát triển lực lượng lao động.
• Tăng cường hợp tác và cộng tác giữa các quốc gia, cũng như tăng cường cạnh tranh đối với những tiến bộ công nghệ trong lĩnh vực này.
• Việc triển khai năng lượng mặt trời trên quỹ đạo dẫn đến việc tạo ra các quy định và luật mới xung quanh việc sử dụng không gian và triển khai các vệ tinh, có khả năng dẫn đến các thỏa thuận và hiệp ước quốc tế mới.
• Nhiều đất đai sẵn có hơn cho các mục đích dân cư, thương mại và nông nghiệp.

Các câu hỏi cần xem xét

• Làm thế nào để các quốc gia có thể hợp tác tốt hơn để hỗ trợ các sáng kiến ​​năng lượng tái tạo như thế này?
• Làm thế nào các công ty tiềm năng trong lĩnh vực này có thể giảm thiểu các mảnh vỡ không gian và các vấn đề có thể xảy ra khác?