太空太阳能发电+传输回地面，中美都想领先

3月13日消息，据国外媒体报道，随着绿色能源革命在全世界的加速发展，太阳能发电已成为众人所熟悉的景象。而中国正在将太阳能发电提升到一个全新的水平。中国宣布，计划在2050年前将一座太阳能发电站送入地球轨道，这一壮举将使其成为首个利用太空太阳能并将其传输回地面的国家。

鉴于太阳一直存在于太空中，太空太阳能发电被视为最为可靠的可再生能源。

“你不必应对昼夜周期,你不必应付云层或季节变化，所以相比于现有的地面太阳能，你有8到9倍的能源可用,”加州理工学院电气工程系教授阿里·哈吉米利（Ali Hajimiri）如是指出。其也是该太空太阳能项目负责人。

当然，开发捕获和传输太阳能所需的硬件设备，以及将该系统发射到太空不仅困难重重且非常昂贵。但中国正在大步前进，据报道中国正在西南部城市重庆建设一个试验设施，从而研究将太阳能从轨道传输回地面的最佳方式。

利用太空太阳能作为可靠可再生能源的想法并不是什么新鲜事。这一概念最早出现在上世纪70年代，但相关研究进展并不大，很大程度上是因为人们普遍认为技术要求过于复杂。但随着无线传输技术的进步以及光伏电池设计和能量转换效率的提高，这种情况似乎正在发生改变。

“我们现在看到了一些复苏迹象，这可能是因为有了新技术，实现这一目标的基础已经存在，”物理学家约翰·曼金斯(John Mankins)表示。

据曼金斯说，人口增长可能是推动人们对太空太阳能重新点燃兴趣的另一个因素。到2050年，世界人口预计将增长至90亿，专家们说，太空太阳能可能会成为满足全球能源需求的一个关键途径，尤其是在日本、北欧和世界其他光照不太充足的地区。

他说:“展望未来50年，能源需求将是巨大的。“如果你能在阳光普照的地方收获太阳能，并在不干扰地球的前提下将其传输出去——当然你还需要以一个负担得起的价格做到这一切——那么你就赢了。”

让其成为现实

中国实验的细节尚未公布，但曼金斯表示，在太空利用太阳能的一种方法是发射数万颗“太阳能卫星”，这些卫星将彼此联系起来，形成一个巨大的锥形结构，在地球上空约2.2万英里的轨道上运行。

这些卫星将用太阳能电池板也就是光伏板覆盖，光伏板将阳光转化为电能，电能将被卫星转化为微波，并无线发送到地面接收器，比如说一种直径可达4英里的巨型铁丝网。这些地面接收设备可以安装在湖泊、沙漠或农田上。

曼金斯估计，这样一个太阳能设施可以源源不断地产生2000千兆瓦的电力。相比之下，最大的地面太阳能发电场只能产生大约1.8千兆瓦。

这听起来似乎很有希望。但专家警告说，仍然有很多障碍需要克服，其中包括目前需要找到一种减轻太阳能电池板重量的方法。

加州理工学院科学家特里·格杜托斯(Terry Gdoutos)说:“目前最先进的光电技术的转换效率可能是30%。”格杜托斯与哈吉米利一起从事太空太阳能研究，“最大的挑战是在不牺牲效率的前提下降低太阳能发电板的质量。”

加州理工学院研究团队最近制造一对超轻光伏板模型，证明它们可以收集并无线传输10千兆赫的电能。格杜托斯指出，这些模型成功完成了太阳能发电卫星在太空中需要完成的所有功能，他和同事们现在正在探索进一步减轻太阳能发电板重量的方法。

目前中国还没有透露将在太空太阳能发电场建设上投入多少资金。曼金斯说，即使是为了验证各种技术的小规模试验，也可能至少要花费1.5亿美元。

尽管价格高昂，曼金斯仍然是太空太阳能发电的坚定拥护者。

他说:“地面太阳能是一种奇妙的东西，我们将永远拥有地面太阳能。”“在很多地方，屋顶太阳能棒极了，但世界上很多地方都不像亚利桑那州。数百万人生活在大型地面太阳能电池阵列产出并不经济的地方。”

曼金斯对该领域的最新进展表示欢迎，并表示他热切希望追随中国的新举措。“中国的研究兴趣真的很惊人，”他说。“15年前，他们在这个领域完全不存在。现在他们正处于强有力的领导地位。

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