Dự án truyền điện Mặt Trời về Trái Đất đang đi qua các bước tiến đầu tiên, tuy nhiên, nó hứa hẹn mang đến các giải pháp mới cho các thách thức về điện tái tạo trên mặt đất.
Thay vì sử dụng các cánh đồng điện mặt trời khổng lồ trên mặt đất, các nhà nghiên cứu tại Viện Công nghệ California (Viện Caltech) đã đề xuất một giải pháp mới để khai thác điện từ Mặt Trời. Họ đưa ra ý tưởng đặt các tấm pin mặt trời ngoài không gian để sản xuất điện và sau đó truyền điện không dây về Trái Đất.
Theo thông cáo báo chí của Viện Caltech, họ đã thành công trong việc thực hiện thí nghiệm truyền điện không dây từ không gian về Trái Đất. Thí nghiệm này là một phần của dự án Space Solar Power Project của Viện Caltech.
Việc truyền năng lượng không dây được thực hiện thông qua MAPLE – viết tắt của Microwave Array for Power-transfer Low-orbit Experiment (Thử nghiệm Truyền năng lượng không dây bằng Mạng Lưới Vi sóng cho Quỹ đạo thấp) – là một trong ba công nghệ chủ đạo đang được thử nghiệm cho dự án này. Tuy nhiên, trong thử nghiệm gần đây, chỉ có một mẫu thiết bị sử dụng công nghệ này đã được sử dụng.
Theo thông tin từ Caltech, MAPLE bao gồm một mảng các thiết bị truyền năng lượng dưới dạng sóng vi sóng, được điều khiển bằng các chip tùy chỉnh sản xuất trên công nghệ silicô giá rẻ. Mảng này cho phép truyền điện năng đến một địa điểm cụ thể. Các chip cần có trọng lượng nhẹ và độ linh hoạt đủ để có thể gập gọn và đóng gói trong một thiết bị, từ đó được phóng lên quỹ đạo Trái Đất với chi phí thấp nhất có thể.
Bằng cách kết hợp tín hiệu từ các bộ phát điện độc lập, một chuỗi các bộ phát điện có thể thay đổi tập trung và hướng của năng lượng mà chúng phát ra mà không cần di chuyển bất kỳ thành phần nào. Chuỗi các máy phát này sẽ sử dụng các thành phần điều chỉnh thời gian siêu chính xác để tự động tập trung năng lượng vào vị trí mong muốn khi kết hợp với sóng điện từ trường.
Để chứng minh khả năng truyền năng lượng không dây trong không gian, MAPLE bên cạnh bộ phát điện còn bao gồm hai mảng máy thu điện riêng biệt được đặt cách nhau một khoảng cố định. Khi nhận được năng lượng, chúng sẽ chuyển đổi thành dòng điện một chiều (DC) và chiếu sáng một cặp đèn LED để người ta có thể nhận biết khả năng truyền điện.
Hệ thống toàn bộ cũng không được niêm phong bảo vệ, do đó, nó sẽ phải đối mặt với những điều kiện khắc nghiệt trong không gian, bao gồm biến đổi nhiệt độ và tác động của ánh sáng mặt trời – những thách thức mà các hệ thống lớn hơn trong tương lai sẽ phải đối mặt.
Ngoài ra, MAPLE còn được trang bị một cửa sổ nhỏ để tấm thiết bị này có thể truyền phát năng lượng về Trái Đất. Năng lượng này sẽ được nhận và hấp thụ bởi một bộ thu điện được đặt trên mái nhà của Phòng thí nghiệm Kỹ thuật Gordon và Betty Moore trong khuôn viên của Caltech tại Pasadena.
Thử nghiệm gần đây không chỉ chứng minh rằng nguyên mẫu thiết bị đang được phát triển có thể tồn tại và hoạt động thành công trong quá trình phóng lên quỹ đạo Trái Đất, mà còn đạt được các kết quả như mong đợi từ nhóm nghiên cứu. Các ăng ten truyền phát năng lượng cũng đã được chia thành nhiều nhóm khác nhau để nhóm nghiên cứu đánh giá hiệu suất và đo lường sự khác biệt giữa các hệ thống giao thoa tín hiệu.
Nếu thành công, việc sản xuất và truyền điện từ công nghệ không gian sẽ đánh dấu một bước tiến quan trọng trong việc khai thác nguồn năng lượng không giới hạn từ Mặt Trời, vì môi trường trên quỹ đạo Trái Đất sẽ không bị ảnh hưởng bởi các yếu tố như ngày đêm hay mây che phủ – điều này có thể mang lại năng lượng lên đến 8 lần so với các tấm pin mặt trời được đặt ở bất kỳ vị trí nào trên Trái Đất.
Khi triển khai, dự án này sẽ xây dựng một mạng lưới các tàu vũ trụ dạng module có khả năng kết nối với nhau, nhằm thu thập năng lượng mặt trời, chuyển đổi thành điện và truyền đi không dây đến bất kỳ nơi nào cần thiết – bao gồm cả những vùng không có nguồn điện đáng tin cậy.
Theo Chủ tịch Caltech, ông Thomas F. Rosenbaum, công nghệ truyền tải năng lượng mặt trời từ không gian ngoài có thể là giải pháp cho các thách thức về lưu trữ và truyền tải năng lượng tái tạo, gần đến việc chuyển dịch toàn cầu sang năng lượng xanh.
