[IDEASPLUS] Thu năng lượng Mặt trời gửi về Trái đất

06-04-2021

Các nhà khoa học làm việc cho Lầu Năm Góc (Mỹ) đã thử nghiệm thành công một tấm pin Mặt trời có kích thước bằng hộp bánh pizza trong không gian.

 

Minh họa hệ thống năng lượng Mặt trời đặt trong không gian truyền tải năng lượng về Trái đất.

Minh họa hệ thống năng lượng Mặt trời đặt trong không gian truyền tải năng lượng về Trái đất.

Đây là nguyên mẫu cho một hệ thống trong tương lai có thể gửi điện từ không gian về bất kỳ nơi nào trên Trái đất.

Cuộc cách mạng về điện năng

Tấm pin được thiết kế để tận dụng tối đa ánh sáng trong không gian vốn không truyền qua bầu khí quyển. “Nhờ điều này, chúng ta sắp nhận được rất nhiều ánh sáng từ Mặt trời” – đồng phát triển Paul Jaffe của dự án nói và cho biết các thử nghiệm mới nhất cho thấy tấm pin 12x12 inch có khả năng tạo ra 10 watt năng lượng để truyền về.

Đó là năng lượng đủ dùng cho một máy tính bảng. Nhưng dự án trên dự kiến sẽ sử dụng hàng chục tấm pin và nếu được mở rộng quy mô, thành công của nó sẽ tạo ra một cuộc cách mạng về cách sản xuất và phân phối điện năng đến những vùng xa xôi hẻo lánh của Trái đất.

“Một số dự đoán cho rằng nó có khả năng tạo ra năng lượng Mặt trời ở mức bằng hoặc vượt cả những nhà máy năng lượng lớn nhất ngày nay (nhiều gigawatt), do vậy đủ cho cả một thành phố sử dụng” – ông nói thêm.

Tấm pin thử nghiệm trên vẫn chưa thực sự đưa năng lượng trực tiếp về Trái đất nhưng công nghệ của nó đã được chứng minh. Nếu dự án phát triển thành ăng ten năng lượng Mặt trời không gian khổng lồ rộng hàng km, nó có thể phát sóng vi ba và sau đó chuyển được thành điện năng không cần nhiên liệu gửi tới bất kỳ nơi nào trên Trái đất ngay tức khắc.

Ông Jaffe nói: “Lợi thế duy nhất của những vệ tinh năng lượng Mặt trời so với bất kỳ nguồn năng lượng nào khác là khả năng truyền tải toàn cầu. Bạn có thể truyền điện đến Chicago và một phần giây sau đó, nếu cần, có thể gửi cho London hay Brasilia”.

Tuy nhiên, ông cho biết có một yếu tố quan trọng cần được chứng minh là khả năng kinh tế: “Xây dựng phần cứng trong không gian rất tốn kém và trong 10 năm qua, những chi phí này cuối cùng cũng bắt đầu giảm xuống”. Theo ông Jaffe, có một số lợi thế khi xây dựng với các thiết bị có trọng lượng lớn trong không gian vì không phải chịu lực hấp dẫn của Trái đất. 

Nhiệm vụ của máy bay không gian X-37B của Mỹ vẫn là điều bí mật nhưng thử nghiệm PRAM là một trong số ít các chi tiết được tiết lộ. Hồi tháng 1, ông Jaffe và đồng sáng lập Chris DePuma của PRAM đã đưa ra những kết quả đầu tiên của thử nghiệm trên tạp chí Microwaves, nó cho thấy “thử nghiệm đang hoạt động”.

Dự án này được Lầu Năm Góc, Quỹ Nâng cao năng lực hoạt động (OECIF) và Phòng thí nghiệm Nghiên cứu Hải quân Mỹ tại Washington cấp tài chính và quản lý.

Ông Chris Depuma (ngoài cùng bên trái) đưa ra hướng dẫn về PRAM.

Giải pháp khi có thiên tai

Nhiệt độ mà PRAM hoạt động cũng là một vấn đề quan trọng. Các thiết bị điện tử ở nhiệt độ thấp hơn sẽ hoạt động hiệu quả hơn, theo ông Jaffe, hiệu suất của chúng sẽ giảm xuống khi bị nóng lên. Máy bay X-37B bay ở quỹ đạo thấp do đó nó sẽ ở trong bóng tối trong một nửa vòng quay quanh Trái đất kéo dài 90 phút và khi đó nó ở nhiệt độ thấp.

Bất kỳ phiên bản nào trong tương lai của PRAM đều có thể nằm trong quỹ đạo không đồng bộ địa lý. Điều này có nghĩa là một vòng của nó mất khoảng một ngày, trong đó chủ yếu nó sẽ ở dưới ánh sáng Mặt trời khi phải di chuyển cách xa Trái đất hơn rất nhiều.

Thử nghiệm trên sử dụng các máy sưởi để cố gắng giữ cho PRAM ở nhiệt độ ấm liên tục, không thay đổi, để chứng minh nó sẽ hoạtđộng hiệu quả như thế nào nếu nó bay vòng quanh và cách Trái đất 36.000km. Nó đã hoạt động và bước tiếp theo là mở rộng quy mô lên một khu vực lớn hơn, do đó sẽ thu thập nhiều ánh sáng mặt trời hơn và chuyển nhiều ánh nắng thành sóng vi ba.

Ngoài ra, các nhà khoa học sẽ phải thử nghiệm việc gửi năng lượng về Trái đất. Những tấm pin sẽ biết phải gửi các sóng vibavề một địa điểm chính xác. Việc gửi nhầm sẽ không thể vô tình xảy ra nhờ vào kỹ thuật có tên “điều khiển chùm tia chỉ thị ngược”. Nó sẽ gửi một tín hiệu dẫn đường từ điểm nhận trên Trái đất tới các tấm pin trong không gian.

Các chùm sóng vi ba sẽ chỉ được truyền đi khi nhận được tín hiệu dẫn đường, điều này có nghĩa là thiết bị nhận đã sẵn sàng nhận năng lượng gửi về. Vi ba là thứ có thể dễ dàng biến thành điện năng trên Trái đất và có thể được gửi tới bất kỳ nơi nào trên hành tinh của chúng ta nếu có thiết bị nhận – theo ông Jaffe. 

DePuma cho biết, nếu có mặt hôm nay, công nghệ trên sẽ được ứng dụng ngay lập tức trong bối cảnh xảy ra thảm họa thiên nhiên khiến các cơ sở hạ tầng bị phá hủy. “Gia đình tôi sống ở Texas và chúng tôi đều bị mất điện ngay giữa mùa đông băng giá vì mạng lưới điện quá tải” – ông DePuma nói: “Do đó, nếu có một hệ thống như thế này, điện có thể được truyền về và bà tôi lại có thể sưởi ấm căn nhà của mình”.

Nguồn: https://giaoducthoidai.vn/khoa-hoc/thu-nang-luong-mat-troi-gui-ve-trai-dat-90OoUZlMR.html


Theo Giáo dục thời đại


Content 14