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光伏太空發(fā)電,無線傳送至地面——宇宙太陽能能否實(shí)現(xiàn)?(上)

   2014-08-28 日經(jīng)bp社21100
日本處在世界頂尖水平

空間太陽能發(fā)電系統(tǒng),顧名思義是指在宇宙空間進(jìn)行太陽能發(fā)電,把所發(fā)電力轉(zhuǎn)換成微波和激光以無線方式傳送至地面,在地面接收并轉(zhuǎn)換成電能使用的發(fā)電系統(tǒng)。

雖然聽上去像是科幻電影的情節(jié),但實(shí)際上,空間太陽能發(fā)電的歷史悠久,可以追溯到1968年。最早由美國的航天工程師彼得·格拉澤(Peter Glaser)提出。無線傳輸能源的原理已經(jīng)得到驗(yàn)證,日本如今是這一領(lǐng)域的領(lǐng)頭羊。
空間太陽能發(fā)電系統(tǒng)示意圖。2000年代以JAXA為中心探討的概念是由2片反射鏡、太陽能電池以及微波供電裝置組成(出處:JAXA)

宇宙空間不同于地面,不分白天和黑夜,也不受天氣情況的影響,盡管是自然能源也可24小時(shí)發(fā)電。而且,宇宙沒有空氣,沒有光的散射和吸收。因此,太陽能電池板接收到的陽光的光能是地面的5~10倍以上。

考慮到未來的技術(shù)發(fā)展,并估算從太空傳輸?shù)降孛鏁r(shí)會(huì)發(fā)生的能量轉(zhuǎn)換損耗約為50%時(shí),則太陽能電池板單位面積的發(fā)電量還可為地面的2.5~5倍。而且,2011年3月11日的東日本大地震發(fā)生后,空間太陽能發(fā)電作為能夠取代核電、火力發(fā)電成為基礎(chǔ)電源的自然能源,在日本的關(guān)注度陡增。

上土井意氣風(fēng)發(fā)地說:“現(xiàn)在,全世界只有日本把開發(fā)空間太陽能發(fā)電系統(tǒng)作為國策,制定計(jì)劃并由產(chǎn)學(xué)官聯(lián)合進(jìn)行研發(fā)。美國政府等因?yàn)樨?cái)政問題和政策方針等原因,國家并沒有開展具有連續(xù)性的研究。因此,日本在空間太陽能發(fā)電系統(tǒng)領(lǐng)域的技術(shù)水平被認(rèn)為在全世界首屈一指。身為一名空間太陽能發(fā)電系統(tǒng)的研究者,我相信自己從事的是能夠?yàn)榻鉀Q人類的能源問題做出貢獻(xiàn)的有意義的研究,希望我們能夠領(lǐng)先世界,早日實(shí)現(xiàn)這一系統(tǒng)。”

他的夢想是實(shí)現(xiàn)空間太陽能發(fā)電系統(tǒng),利用空間技術(shù)為能源領(lǐng)域做出貢獻(xiàn)。

志向雖然遠(yuǎn)大,但要克服的課題堆積如山。“課題的確不少”,一番開場白過后,上土井道出了JAXA在研發(fā)過程碰到的三大技術(shù)課題。第一個(gè)是“微波無線能源傳輸技術(shù)”,第二個(gè)是“激光無線能源傳輸技術(shù)”,第三個(gè)是“大型結(jié)構(gòu)體組裝技術(shù)”。


 
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