據國外媒體報道，隨著(zhù)綠色能源革命在全世界的加速發(fā)展，太陽(yáng)能發(fā)電已成為眾人所熟悉的景象。而中國正在將太陽(yáng)能發(fā)電提升到一個(gè)全新的水平。中國宣布，計劃在2050年前將一座太陽(yáng)能發(fā)電站送入地球軌道，這一壯舉將使其成為首個(gè)利用太空太陽(yáng)能并將其傳輸回地面的國家。
鑒于太陽(yáng)一直存在于太空中，太空太陽(yáng)能發(fā)電被視為最為可靠的可再生能源。
“你不必應對晝夜周期,你不必應付云層或季節變化，所以相比于現有的地面太陽(yáng)能，你有8到9倍的能源可用,”加州理工學(xué)院電氣工程系教授阿里·哈吉米利（Ali Hajimiri）如是指出。其也是該太空太陽(yáng)能項目負責人。
當然，開(kāi)發(fā)捕獲和傳輸太陽(yáng)能所需的硬件設備，以及將該系統發(fā)射到太空不僅困難重重且非常昂貴。但中國正在大步前進(jìn)，據報道中國正在西南部城市重慶建設一個(gè)試驗設施，從而研究將太陽(yáng)能從軌道傳輸會(huì )地面的最佳方式。
利用太空太陽(yáng)能作為可靠可再生能源的想法并不是什么新鮮事。這一概念最早出現在上世紀70年代，但相關(guān)研究進(jìn)展并不大，很大程度上是因為人們普遍認為技術(shù)要求過(guò)于復雜。但隨著(zhù)無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù)的進(jìn)步以及光伏電池設計和能量轉換效率的提高，這種情況似乎正在發(fā)生改變。
“我們現在看到了一些復蘇跡象，這可能是因為有了新技術(shù)，實(shí)現這一目標的基礎已經(jīng)存在，”物理學(xué)家約翰·曼金斯(John Mankins)表示。
據曼金斯說(shuō)，人口增長(cháng)可能是推動(dòng)人們對太空太陽(yáng)能重新點(diǎn)燃興趣的另一個(gè)因素。到2050年，世界人口預計將增長(cháng)至90億，專(zhuān)家們說(shuō)，太空太陽(yáng)能可能會(huì )成為滿(mǎn)足全球能源需求的一個(gè)關(guān)鍵途徑，尤其是在日本、北歐和世界其他光照不太充足的地區。
他說(shuō):“展望未來(lái)50年，能源需求將是巨大的。“如果你能在陽(yáng)光普照的地方收獲太陽(yáng)能，并在不干擾地球的前提下將其傳輸出去——當然你還需要以一個(gè)負擔得起的價(jià)格做到這一切——那么你就贏(yíng)了。”
讓其成為現實(shí)
中國實(shí)驗的細節尚未公布，但曼金斯表示，在太空利用太陽(yáng)能的一種方法是發(fā)射數萬(wàn)顆“太陽(yáng)能衛星”，這些衛星將彼此聯(lián)系起來(lái)，形成一個(gè)巨大的錐形結構，在地球上空約2.2萬(wàn)英里的軌道上運行。
這些衛星將用太陽(yáng)能電池板也就是光伏板覆蓋，光伏板將陽(yáng)光轉化為電能，電能將被衛星轉化為微波，并無(wú)線(xiàn)發(fā)送到地面接收器，比如說(shuō)一種直徑可達4英里的巨型鐵絲網(wǎng)。這些地面接收設備可以安裝在湖泊、沙漠或農田上。
曼金斯估計，這樣一個(gè)太陽(yáng)能設施可以源源不斷地產(chǎn)生2000千兆瓦的電力。相比之下，最大的地面太陽(yáng)能發(fā)電場(chǎng)只能產(chǎn)生大約1.8千兆瓦。
這聽(tīng)起來(lái)似乎很有希望。但專(zhuān)家警告說(shuō)，仍然有很多障礙需要克服，其中包括目前需要找到一種減輕太陽(yáng)能電池板重量的方法。
加州理工學(xué)院科學(xué)家特里·格杜托斯(Terry Gdoutos)說(shuō):“目前最先進(jìn)的光電技術(shù)的轉換效率可能是30%。”格杜托斯與哈吉米利一起從事太空太陽(yáng)能研究，“最大的挑戰是在不犧牲效率的前提下降低太陽(yáng)能發(fā)電板的質(zhì)量。”
加州理工學(xué)院研究團隊最近制造一對超輕光伏板模型，證明它們可以收集并無(wú)線(xiàn)傳輸10千兆赫的電能。格杜托斯指出，這些模型成功完成了太陽(yáng)能發(fā)電衛星在太空中需要完成的所有功能，他和同事們現在正在探索進(jìn)一步減輕太陽(yáng)能發(fā)電板重量的方法。
未來(lái)道路
目前中國還沒(méi)有透露將在太空太陽(yáng)能發(fā)電場(chǎng)建設上投入多少資金。曼金斯說(shuō)，即使是為了驗證各種技術(shù)的小規模試驗，也可能至少要花費1.5億美元。
盡管價(jià)格高昂，曼金斯仍然是太空太陽(yáng)能發(fā)電的堅定擁護者。
他說(shuō):“地面太陽(yáng)能是一種奇妙的東西，我們將永遠擁有地面太陽(yáng)能。”“在很多地方，屋頂太陽(yáng)能棒極了，但世界上很多地方都不像亞利桑那州。數百萬(wàn)人生活在大型地面太陽(yáng)能電池陣列產(chǎn)出并不經(jīng)濟的地方。”
曼金斯對該領(lǐng)域的最新進(jìn)展表示歡迎，并表示他熱切希望追隨中國的新舉措。“中國的研究興趣真的很驚人，”他說(shuō)。“15年前，他們在這個(gè)領(lǐng)域完全不存在?，F在他們正處于強有力的領(lǐng)導地位。”
