Tại Nhật Bản và trên thế giới, việc sử dụng năng lượng tái tạo đang tăng tốc nhằm đạt được mức trung hòa carbon vào năm 2050 và các quốc gia trên thế giới đang đầu tư quy mô lớn vào năng lượng tái tạo Vì vậy, ở đây chúng tôi sẽ tập trung vào năng lượng mới trong số các nguồn năng lượng tái tạo và giải thích những nỗ lực của Nhật Bản

Năng lượng mới là gì

Năng lượng mới là một khái niệm được xác định trong ``Đạo luật về các biện pháp đặc biệt liên quan đến việc thúc đẩy sử dụng năng lượng mới, vv (Đạo luật năng lượng mới)'' và đề cập đến năng lượng được đặc biệt khuyến khích trong số các nguồn năng lượng tái tạo như sản xuất điện mặt trời và sản xuất điện sinh khối Chính phủ Nhật Bản đang tích cực thúc đẩy việc sử dụng năng lượng mới nhằm bảo vệ môi trường và cải thiện khả năng tự cung cấp năng lượng
Năng lượng mới có thể được chia thành ba loại: nhiên liệu, sử dụng nhiệt và sản xuất điện, sau đó được chia thành 10 loại Có 10 loại hình sản xuất điện: sản xuất nhiên liệu sinh khối từ trường nhiên liệu, sử dụng nhiệt mặt trời, sử dụng nhiệt chênh lệch nhiệt độ, sử dụng nhiệt sinh khối, sử dụng nhiệt tuyết và băng từ trường sử dụng nhiệt và sản xuất năng lượng mặt trời, sản xuất điện gió, sản xuất điện sinh khối, sản xuất thủy điện vừa và nhỏ và sản xuất điện địa nhiệt từ lĩnh vực sản xuất điện

(Hình 1) Định nghĩa năng lượng mới (Nguồn: Từ trang chủ Bách khoa toàn thư năng lượng)

Việc sản xuất điện gió nổi ngoài khơi đang có đà phát triển

Với nhu cầu về các phương pháp mua sắm năng lượng sạch để đạt được mức trung hòa carbon vào năm 2050, việc sản xuất điện gió, đặc biệt là sản xuất điện gió nổi ngoài khơi, đã thu hút sự chú ý trong những năm gần đây Đối với Nhật Bản, quốc gia được bao bọc tứ phía bởi đại dương, năng lượng gió ngoài khơi được kỳ vọng sẽ là “con át chủ bài” cho quá trình khử cacbon
Phát điện gió nổi ngoài khơi là hệ thống tạo ra điện bằng tua-bin gió nổi trên đại dương và vì hệ thống này có thể được lắp đặt thậm chí ở sâu dưới biển nên nhiều quốc gia đang nỗ lực giới thiệu hệ thống này như một nguồn năng lượng thế hệ tiếp theo
Ưu điểm của việc phát điện gió kiểu nổi ở vùng biển sâu là chi phí thấp hơn so với phát điện gió cố định ngoài khơi, không yêu cầu công trình hỗ trợ quy mô lớn, có thể lắp đặt ở nhiều vị trí hơn và ít tác động hơn đến môi trường đáy biển
Mặt khác, để đảm bảo an toàn, có nhiều vấn đề như cần phải xem xét các điều kiện gió bao gồm bão, điều kiện biển như sóng, dòng hải lưu và mực nước, băng biển, sinh vật kèm theo, thảm họa như động đất và tuyết tích tụ cũng như nhu cầu cải tiến về mặt công nghệ và chi phí

(Hình 2) Nguồn: Trang chủ Thành phố Kitakyushu

Chính phủ Nhật Bản đặt mục tiêu tăng sản lượng điện gió ngoài khơi lên 30 triệu đến 45 triệu kilowatt vào năm 2040, tương đương với khoảng 40 nhà máy điện hạt nhân Hệ thống nổi có tiềm năng lớn ở Nhật Bản, nơi có vùng nước rộng và sâu, chính phủ đã đặt mục tiêu mới là giới thiệu hệ thống nổi vào năm 2040 nhằm phổ biến chúng

Sản xuất điện mặt trời trong không gian nơi Nhật Bản dẫn đầu thế giới

Hệ thống năng lượng mặt trời không gian (SSPS) là hệ thống năng lượng mới sử dụng năng lượng mặt trời thu thập trong không gian để tạo ra điện trên Trái đất Nó đang thu hút sự chú ý với tư cách là "năng lượng tái tạo cuối cùng" vì nó có thể tạo ra năng lượng miễn là mặt trời còn tồn tại
Vệ tinh phát điện bay trên quỹ đạo ở độ cao 36000km so với đường xích đạo để thu ánh sáng mặt trời, tạo ra điện, chuyển đổi thành sóng vô tuyến như sóng vi ba và gửi xuống mặt đất Vệ tinh phát điện được trang bị các tấm pin mặt trời và ăng-ten truyền tải điện, còn được gọi là ''trạm điện nổi trong không gian''

Ưu điểm của việc sản xuất điện mặt trời không gian bao gồm khả năng cung cấp điện ổn định ngay cả vào ban đêm trên mặt đất (nguồn điện cơ bản), là nguồn năng lượng không thể cạn kiệt và có thể sử dụng 24 giờ một ngày, 365 ngày một năm, không bị ảnh hưởng bởi thời tiết, không khí và không gây ô nhiễm môi trường
Những nhược điểm bao gồm chi phí ban đầu rất cao, khó khăn trong việc xử lý bụi không gian và mảnh vụn không gian đối với các tấm pin mặt trời quy mô lớn cũng như khó khăn trong việc sửa chữa thiết bị phát điện mặt trời không gian khi thiết bị bị hỏng
Chính phủ Nhật Bản đã nêu rõ trong Kế hoạch không gian cơ bản rằng họ sẽ tham gia nghiên cứu và phát triển để hiện thực hóa việc sản xuất điện mặt trời trong không gian JAXA cũng như Bộ Kinh tế, Thương mại và Công nghiệp đã và đang thúc đẩy nghiên cứu về sản xuất điện mặt trời trong không gian Vào tháng 10 năm 2024, một thử nghiệm đã được tiến hành để gửi điện được chuyển đổi thành vi sóng tại một cơ sở do Cơ quan Xúc tiến Sử dụng và Phát triển Hệ thống Vũ trụ Nhật Bản thành lập trong khuôn viên Uji của Đại học Kyoto và quá trình truyền tải đã thành công Tháng 12 cùng năm, một thí nghiệm truyền điện từ một chiếc máy bay đang bay ở độ cao 7000 mét đã được tiến hành và thí nghiệm này cũng thành công, chứng minh rằng điện có thể được truyền từ trên trời Một thử nghiệm truyền tải điện từ một vệ tinh nhân tạo nhỏ dự kiến ​​sẽ được tiến hành vào năm 2025 và nếu thành công, “việc truyền tải điện từ không gian” cuối cùng sẽ trở thành hiện thực

(Hình 3) Nguồn: Bộ Kinh tế, Thương mại và Công nghiệp, Cục Công nghiệp Sản xuất, Văn phòng Công nghiệp Vũ trụ, Tổ chức Xúc tiến Sử dụng và Phát triển Hệ thống Không gian, “Tóm tắt nghiên cứu và phát triển nhằm nâng cao hiệu quả của công nghệ truyền và nhận điện không dây trong sản xuất điện mặt trời trong không gian (đánh giá tạm thời)”