Kế hoạch sản xuất điện mặt trời trong vũ trụ

Virtus Solis, công ty khởi nghiệp ở Michigan do cựu kỹ sư tên lửa John Bucknell của SpaceX thành lập, giới thiệu ý tưởng truyền điện mặt trời từ vũ trụ tại Hội nghị quốc tế về năng lượng không gian tổ chức tại London hồi giữa tháng 4, Space hôm 30/4 đưa tin. Tên lửa Starship của SpaceX sẽ thay đổi cuộc đua sản xuất điện mặt trời trong không gian, giúp các nhà máy điện trên quỹ đạo có chi phí có rẻ hơn so với nhiều phương pháp trên Trái Đất, theo Virtus Solis.

Chi phí phóng vệ tinh vào không gian đã giảm mạnh trong những năm gần đây nhờ sự ra đời của tên lửa tái sử dụng mà SpaceX tiên phong chế tạo. Hiện nay, công ty thu phí chưa đến 3.000 USD/kg hàng hóa, nhưng con số đó vẫn quá cao để sản xuất điện mặt trời trong không gian, vốn đòi hỏi những tấm pin mặt trời khổng lồ lớn hơn cả Trạm Vũ trụ Quốc tế (ISS).

SpaceX hứa hẹn sau khi tên lửa Starship đi vào hoạt động đầy đủ, chi phí phóng vệ tinh vào không gian sẽ giảm xuống 10 USD/kg. Dù ước tính trên có thể hơi lạc quan, Bucknell cho rằng khi chi phí phóng lên quỹ đạo thấp của Trái Đất giảm xuống dưới 200 USD/kg, điện mặt trời trong không gian sẽ rẻ hơn điện từ nhà máy hạt nhân hoặc nhà máy sử dụng than đá và khí tự nhiên trên mặt đất.

Hiện nay, pin mặt trời trên Trái Đất cung cấp nguồn điện rẻ nhất, chưa đến 30 USD/megawatt giờ. Nhưng Mặt Trời không chiếu sáng vào ban đêm và các chuyên gia năng lượng đang loay hoay tìm cách bù đắp lượng điện sụt giảm bằng những nguồn năng lượng tái tạo khác. Cho tới nay, nhà máy điện hạt nhân, than đá và khí đốt vẫn là phương án dự phòng để đáp ứng nhu cầu sau khi trời tối hoặc trong thời tiết xấu. Nhưng nhà máy nhiệt điện sẽ ảnh hưởng tới mục tiêu giảm lượng khí thải mà thế giới cần đạt được trong khi nhà máy điện hạt nhân có chi phí cao hơn nhiều.

“Chi phí điện hạt nhân ở mức 150 – 200 USD/megawatt giờ. Hệ thống của chúng tôi có thể giảm chi phí xuống khoảng 30 USD/megawatt/giờ khi áp dụng quy mô lớn”, Bucknell cho biết.

Virtus Solis muốn chế tạo những tấm pin mặt trời khổng lồ bề ngang một kilomet có thể lắp ráp trên quỹ đạo bằng robot từ module rộng 1,6 m. Hàng trăm module như vậy có thể vận chuyển bằng một tên lửa Starship lên quỹ đạo Molniya, quỹ đạo hình elip với điểm gần nhất ở độ cao 800 km phía trên Trái Đất và xa nhất ở 35.000 km.

Một vệ tinh trên quỹ đạo mất 12 giờ để hoàn thành một vòng quanh hành tinh. Nhưng do bản chất của quỹ đạo này, con tàu có thể lưu lại hơn 11 giờ ở vùng xa xôi nhất. Do đó, cụm từ hai vệ tinh trở lên sẽ cung cấp điện nền thường xuyên cho một khu vực. Hệ thống gồm 16 pin mặt trời sẽ bao phủ toàn thế giới, truyền năng lượng ở dạng vi sóng tới ăngten thu nhận khổng lồ trên mặt đất.

Theo Bucknell, hiện nay công ty đang tìm cách cải thiện hiệu suất truyền điện không dây, một trở ngại lớn đối với sản xuất điện mặt trời trong không gian. Những hệ thống hiện nay có hiệu suất khoảng 5% nhưng để sử dụng trong thực tế, hiệu suất cần tăng lên 20%. Hồi tháng 2, Virtus Solis thông báo kế hoạch thử nghiệm vệ tinh truyền điện vào năm 2027 để kiểm tra lắp ráp pin mặt trời trong không gian và truyền hơn một kilowatt điện về Trái Đất. Công ty hy vọng có thể xây dựng nhà máy điện mặt trời thương mại cấp megawatt vào năm 2030.

An Khang (Theo Space)