Giống như cách internet dân chủ hóa việc tiếp cận thông tin, truyền điện không dây sẽ dân chủ hóa việc tiếp cận năng lượng. Chúng ta có thể gửi năng lượng đến các vùng sâu, vùng xa, vùng bị tàn phá bởi chiến tranh hoặc thiên tai.
Một nhóm nghiên cứu ở viện công nghệ California đã vừa thực hiện thành công thí nghiệm truyền điện không dây trong vũ trụ đầu tiên trên thế giới.
Dự án điện mặt trời không gian nhằm khai thác nguồn năng lượng sạch gần như vô hạn trên quỹ đạo mặt trời trong không gian, có thể giải quyết rất nhiều vấn đề về năng lượng sạch của trái đất.
Kỹ thuật này có thể thu được ánh sáng mặt trời 24/7 mà không bị cản trở bởi khí quyển hoặc điều kiện thời tiết. Về mặt lý thuyết, tiềm năng năng lượng mặt trời trong không gian đạt hiệu quả gấp 8 lần so với một tấm pin mặt trời trên trái đất.
Do đó, nhóm nghiên cứu đang nỗ lực khai thác nguồn năng lượng này bất chấp những thách thức lớn. Một trong số đó là kích thước cần thiết của tấm pin quang năng lên tới 9km2.
Hệ thống nhận trên trái đất cũng cần có kích thước tương đương để thu thập năng lượng chuyển về mặt đất trong tương lai. Nhóm nghiên cứu hướng tới xây dựng trạm nhận tín hiệu trên mặt đất mà không cần sử dụng bất kỳ bộ phận chuyển động nào ở máy phát.
Năng lượng điện từ xa
Lần đầu tiên, các nhà khoa học tại Viện Công nghệ California cho biết họ đã truyền thành công năng lượng mặt trời được thu thập bởi một vệ tinh trên quỹ đạo xuống bề mặt Trái đất, cũng như tới các máy thu gần đó trong không gian.
Với tên gọi MAPLE (Microwave Array for Power-transfer Low-orbit Experiment – Thí nghiệm Truyền năng lượng quỹ đạo thấp bằng Mảng vi sóng), thí nghiệm đã được khởi động trở lại vào tháng 1 như một phần của bộ ba thử nghiệm thú vị từ Dự án năng lượng mặt trời không gian của Caltech (SSPP – Space Solar Power Project).
Đồng giám đốc SSPP Ali Hajmiri cho biết trong một thông cáo báo chí: “Thông qua các thử nghiệm mà chúng tôi đã thực hiện cho đến nay, chúng tôi xác nhận rằng MAPLE có thể truyền điện thành công tới các máy thu trong không gian. Chúng tôi cũng đã có thể lập trình mảng để hướng năng lượng của nó về Trái đất”.
“Tất nhiên, chúng tôi đã thử nghiệm nó trên Trái đất, nhưng bây giờ chúng tôi biết rằng nó có thể tồn tại sau chuyến du hành vào vũ trụ và hoạt động ở đó,” Hajimiri nói thêm.
Cấu trúc ánh sáng
Các máy phát MAPLE đã được phóng trên Tàu Trình diễn Năng lượng Mặt trời Không gian (SSPD). Theo các nhà nghiên cứu, các máy phát vi sóng micro sử dụng hiệu ứng giao thoa xây dựng và hủy diệt cộng với việc kiểm soát thời gian chính xác để tập trung và điều hướng năng lượng được thu thập bởi các tấm pin mặt trời được trang bị trên hệ thống truyền không dây không gian (SSPD).
Trong thử nghiệm của họ, các nhà khoa học đã thành công trong việc truyền năng lượng đến hai máy thu riêng biệt trong không gian cách nhau khoảng một bước chân, không được che chắn khỏi bức xạ mặt trời.
Hajmiri cho biết: “Theo hiểu biết của chúng tôi, chưa ai chứng minh được sự truyền điện không dây trong không gian ngay cả với các cấu trúc cứng nhắc đắt tiền. “Chúng tôi đang làm điều đó với các cấu trúc nhẹ linh hoạt và với các mạch tích hợp của riêng mình. Đây là lần đầu tiên.”
Tất nhiên, kỳ tích đáng kinh ngạc hơn là Hajmiri và nhóm của ông đã có thể truyền năng lượng xuống tận bề mặt Trái đất, nơi một máy thu trên mái của một tòa nhà trong khuôn viên Caltech đã thu được tín hiệu phù hợp với các nhà khoa học phỏng đoán.
Năng lượng mọi nơi
Về lý thuyết, nếu công nghệ này có thể được nhân rộng, việc truyền điện không dây có thể được sử dụng để khắc phục nhược điểm lớn nhất của năng lượng mặt trời trên mặt đất: thời tiết và bóng đêm.
Phía trên các đám mây và không bị ràng buộc bởi các chu kỳ trên mặt đất, một tấm pin mặt trời trong không gian có thể tiếp cận gần như hoàn toàn với các tia Mặt trời.
Vấn đề với việc sử dụng năng lượng mặt trời trong không gian là đưa năng lượng xuống Trái đất, nhưng nếu các nhà khoa học SSPP hoàn thiện, rào cản đó cuối cùng có thể bị phá vỡ.
Hajmiri nói: “Giống như cách internet dân chủ hóa việc tiếp cận thông tin, chúng tôi hy vọng rằng việc truyền điện không dây sẽ dân chủ hóa việc tiếp cận năng lượng.
Không cần cơ sở hạ tầng truyền tải năng lượng trên mặt đất để nhận được năng lượng này. Điều đó có nghĩa là chúng ta có thể gửi năng lượng đến các vùng sâu vùng xa và các khu vực bị tàn phá bởi chiến tranh hoặc thiên tai một cách dễ dàng”.
(Theo Frank Landmore)