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建立空间太阳能电站,使用太空清洁能源

  在可以预见的未来,如果我国建成空间太阳能电站,电动汽车或能随时随地充电,不再有“断粮”之忧。我国已在开展太阳能电站具体研究工作,其在技术原理上已没有太大问题。
  人类对太阳能的利用已普及,但太阳能在地面的利用率并不高,其会受大气、天气、时段等影响,同时能量密度变化巨大,很不稳定。而宇宙中的太阳能却非常充裕。与化石能源相比,空间太阳能是一种高效、持久、清洁的能源。在宇宙运行的空间太阳能电站可以大规模收集、转化太阳能,并以无线方式将电能稳定传输到地面电网,发电量与地面核电站相当。
  近年来,绿色能源产业正在不断被重视,使用清洁的发电技术变得越来越重要,这不仅是因为化石燃料终将耗尽,更关键的是化石燃料可对大气环境造成污染。因此科学家试图拓展各种无污染的能源形式,比如太阳能。前不久日本的科学家称未来将在太空中建造发电站,将太阳能通过微波传输送达地面,但中国科学家表示,也希望在轨道上建造太阳能电站。
  太阳能电站可能是迄今为止人类有望实现的大规模轨道建筑,如果建造完成,那么太阳能电站面积将达到6平方公里,部署在3.6万公里的轨道高度上。如此之大的人造建筑甚至可用肉眼察觉到,研究人员称从地面看轨道电站好像一颗恒星高高挂的天空中。把太阳能发电站转移到太空中的优势很明显,即不会因为昼夜的问题导致能量输出受到影响,而且天气问题也不必去考虑,没有云层会遮挡住电站对阳光的采集。更重要的是,太阳能电站也不占用土地资源。
  当然,建造轨道电站还需要克服几个重大问题,比如如何把能量传递到地球上,目前的方法是用微波或者激光。日本科学家的方案是通过微波远程传递把能量接入地面。轨道电站的重量将达到1万吨,以我们当前运载火箭的能力是痴人说梦,美国宇航局在研的超级火箭一次仅能将120吨的载荷送入轨道。同时太阳能电池板的安装也是个问题,定期也需要更换,这里都涉及到庞大的资金供应。
  空间太阳能电站发展的核心应用目标,是为地面提供大规模商业化的电力供给。由于覆盖面积广、电力传输灵活,该技术能对偏远地区、受灾地区以及重要设施等进行定向或移动供电,为改善电力能源结构及供电方式提供创新方案,社会效益极高。
  空间太阳能电站还能为“可视”范围内的航天器供电,使航天器摆脱巨大的太阳能电池翼,并大大增加功率水平、控制精度,还能作为深空探测能源系统的候选方案。未来还可以利用它进行空间燃料生产以及空间加工制造,实现空间工业发展。
  我国自2008年起将空间太阳能电站研发工作纳入国家先期研究规划。近年来,提出了平台非聚光型、二次对称聚光型、多旋转关节以及球型能量收集阵列等空间太阳能电站方案,同时在无线能量传输等关键技术方面取得了重要的进步。当前,我国在空间太阳能电站研究方面初步实现从“跟跑”到“并跑”,成为国际上推动空间太阳能电站发展的重要力量。
  目前,国内已有几十家科研院所、高校和企业在进行空间超高压发电输电、高效无线能量传输、超大型空间结构在轨装配等关键技术的研究。