Ảnh minh họa: Một dự án Trung tâm khai thác điện năng lượng mặt trời không gian của NASA © Wikipedia

Tháng 5/2020, trung tâm Nghiên cứu của Hải quân Mỹ (U.S Navy Research Laboratory) thông báo tiến hành thử nghiệm gởi một tấm điện quang có tên gọi là Photovoltaic Radiofrequency Antenna Module (PRAM) lên không gian để truyền tải năng lượng về mặt đất. Tấm điện quang được không quân Mỹ phóng lên quỹ đạo bằng chiếc phi thuyền không người lái thử nghiệm X-37B hồi trung tuần tháng 5/2020. Trong lĩnh vực này, hiện chỉ có bốn nước đi đầu trong nghiên cứu Nga, Trung Quốc, Mỹ và Nhật Bản.

Tuy nhiên, việc tiến hành thử nghiệm trên quy mô lớn, Hoa Kỳ là nước đầu tiên. Đâu là cơ chế vận hành cho một trạm năng lượng không gian ? Lợi thế của nguồn năng lượng này là gì ? Vì sao Liên Hiệp Châu Âu không có mặt trong cuộc chơi ? RFI Tiếng Việt đặt câu hỏi với nhà khoa học Jean-François Guillemoles, chuyên gia về quang điện, Trung tâm Nghiên cứu Khoa học Quốc gia Pháp (CNRS), giám đốc trung tâm nghiên cứu Laboratoire International Associé (LIA), liên kết giữa CNRS và đại học Tokyo.
*********
RFI Tiếng Việt : Xin chào Jean-François Guillemoles. Trước hết, ông có thể giải thích làm thế nào người ta có thể truyền tải nguồn năng lượng mặt trời thu được từ không gian về mặt đất ?
Jean-François Guillemoles : Trung tâm điện mặt trời không gian sử dụng cùng một kiểu công nghệ như đối với các trạm trên mặt đất nhưng được cải tiến nhiều hơn và có chi phí đắt hơn. Đó cũng là những tấm quang năng như chúng ta thấy được lắp đặt trên các mái nhà, trên lề đường… Chính những linh kiện bán dẫn sẽ hấp thu các năng lượng bức xạ mặt trời để rồi biến chúng thành những sóng điện tích, tạo ra dòng điện và công suất.

Khi ở trên mặt đất, dòng điện tạo ra từ các tấm quang năng được truyền trực tiếp đến các bộ bình điện để rồi từ đó người ta đưa vào mạng lưới điện.
Trên không gian, những tấm quang năng này thường được sử dụng để cung cấp điện cho các vệ tinh. Nếu chúng ta muốn sử dụng nguồn năng lượng này trên mặt đất, người ta phải chuyển đổi nguồn năng lượng đó thành một nguồn điện từ, rồi bức xạ chúng nhờ vào các ăng-ten vệ tinh đến các ăng-ten tiếp nhận trên mặt đất. Quy trình này cũng tương tự như là các ăng-ten sóng điện thoại cho mạng 4G, 5G… Những cột ăng-ten này ít nhiều gì có định hướng.
Ý tưởng ở đây là người ta sẽ gởi những tín hiệu viễn thông đã bị biến đổi thành những tín hiệu điện tử, tức năng lượng đến các điện thoại, chẳng hạn như lúc này tôi đang nói chuyện, tôi nhận được một nguồn năng lượng trên chiếc điện thoại của tôi từ chiếc ăng-ten được lắp đặt trong trường.
Cũng với cùng một 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 ăng-ten định hướng. Với hệ thống này, hiệu năng có được từ việc chuyển đổi năng lượng từ vệ tinh là người ta thu được đến 80% nguồn năng lượng tạo ra.
Lợi thế của nguồn năng lượng mặt trời không gian là gì ?
Jean-François Guillemoles : Người ta nghĩ là nguồn năng lượng này hấp dẫn bởi vì trên không gian không có bầu khí quyển phát tán, tức là lúc nào cũng có ánh sáng mặt trời. Thay vì có được khoảng 1.000 Watt trên mặt đất vào buổi trưa, thì chúng ta lúc nào cũng có đến 1.300 Watt. Đúng là chỉ nhiều hơn có một chút nhưng cái lợi ở đây là lúc nào cũng có ở mức đó. Nghĩa là tuy quỹ đạo vệ tinh xoay quanh trái đất nhưng lúc nào cũng có ánh sáng mặt trời.
Không bị mây che phủ, công suất nhiều hơn, do có nhiều nguồn ánh sáng liên tục nên các tấm quang năng cũng tạo ra nhiều năng lượng hơn so với những gì trên mặt đất. Các số liệu do NASA cung cấp cho thấy, tùy theo công nghệ sử dụng, mức năng suất tạo ra từ không gian cao hơn so với mặt đất từ 5-6 lần.
Tuy số lượng tấm quang năng được sử dụng ít hơn, nhưng chi phí cho một trạm năng lượng không gian sẽ là đắt hơn. Điều hấp dẫn là với việc phát triển của công nghệ không gian, người ta sẽ sử dụng ít nguyên liệu hơn, ngược lại để có thể thu nhận được nguồn năng lượng này, người ta phải lắp đặt các trụ ăng-ten vốn dĩ đòi hỏi chiếm nhiều chỗ.
Một lợi thế khác, theo như nhiều nghiên cứu được công bố, cũng giống như sóng wifi, vì là gởi năng lượng từ không gian đến mặt đất nên chúng ta có thể chọn địa điểm tiếp nhận mà chúng ta cần và không cần phải xây dựng các đường dây cao thế.
Liên Hiệp Châu Âu có dự án nào cho phát triển năng lượng mặt trời không gian ?
Jean-François Guillemoles : Không, châu Âu không có. Dự án này rất phổ biến ở Mỹ và được phát triển ngay từ đầu những năm 1970. Nga cũng có nhưng hơi khác một chút. Liên Hiệp Châu Âu, theo như tôi biết, hiện chưa có một dự án nào như vậy cả. Họ ưu tiên phát triển các vệ tinh.
Tại sao ư ? Đúng là dự án này có nhiều lợi thế. Nhưng tôi nghĩ là có nhiều cách đơn giản hơn. Chẳng hạn như labo của chúng tôi từ nhiều năm qua đang nghiên cứu phát triển dự án thu nhận năng lượng mặt trời bằng khinh khí cầu.
Chúng ta biết là chi phí để phát triển, sản xuất, phóng đi và bảo trì cho một vệ tinh là rất đắt. Trên thực tế, chỉ cần lên cao tầm vài km là đủ thay vì là phải lên đến hơn 30.000km cho một quỹ đạo ổn định. Như vậy chúng ta chỉ cần những công nghệ rẻ tiền hơn, có thể đưa những tấm quang năng lên cao bằng các khinh khí cầu mà vẫn có thể có cùng một hiệu năng như đối với năng lượng từ không gian.
Tuy nhiên, cũng không thể phủ nhận những lợi ích kinh tế, công nghệ trong việc chinh phục không gian. Có lẽ chính vì điều này mà nhiều nước bày tỏ các tham vọng trong công cuộc này.
Liệu như vậy Liên Hiệp Châu Âu nói chung và Pháp nói riêng có bị chậm trễ so với Mỹ và Trung Quốc hay không ?
Jean-François Guillemoles : Theo ý tôi, những nước đi đầu trong lĩnh vực này là Hoa Kỳ và Nhật Bản. Tôi không tin là Trung Quốc đặc biệt đi trước. Quả thật, tôi không phải là một chuyên gia về không gian, nhưng tôi nghĩ là châu Âu cũng bảo vệ các dự án không gian của mình, việc phát triển năng lượng không gian cũng chưa hẳn là một ưu tiên đặc biệt của Liên Hiệp Châu Âu.
Ưu tiên của khối hiện nay là khám phá không gian, phát triển các loại vệ tinh viễn thông, đo lường, giám sát khí quyển và tìm hiểu về trái đất. Liên Hiệp Châu Âu còn tham gia vào dự án không gian quốc tế, gởi tầu thăm dò đến Sao Hỏa.
Đúng là ở đây có một lợi thế công nghệ để mà có thể phát triển khả năng này dù là hiện nay chưa thể sinh lợi. Do vậy, cho rằng phát triển nguồn năng lượng này có thể sinh lợi, tôi không tin là như thế !
Theo RFI