再生資源利用：太空發電站計畫

除了少數例外，可再生資源的利用常常不可靠也不方便。比如風能和海浪發電收到反復無常的天氣影響，即便是天氣影響較小的潮汐發電，你也無法持續的獲得恒定的發電輸出。嚴格來說，太陽能發電是最麻煩的：不僅嚴重依賴天氣，而且在另一半的時間(夜晚)是行不通的。



一些人認為，要想太陽能成為可再生能源的支柱性來源，同時避免地球上利用太陽能的短板，就是進入太空。在太空中，我們能獲得更強的光照、沒有雲層、不受天氣影響。由此研發的太陽能發電衛星(Solar power satellites,SPS)已經不再是超前的概念：它已經日本宇航研究開發機構JAXA積極研究和開發的新領域。JAXA解釋了這個為期25年的技術開發圖景，發電峰值為1千兆瓦的SPS將在2030左右投入運行。上周，JAXA和三菱展示了該系統最重要的組成部分之一的進展：遠距離無線電力傳輸。



要使太空太陽能發電衛星達到的商業化規模是一個巨大的工程、對於一千兆瓦的輸出功率，日本正在部署重量超過10000噸，直徑幾公裏的太陽能集熱器。該設備將被送入距地球36000千米的地球同步軌道。

可以說，整個實現最為困難的部分(從技術角度來看)，就是如何將衛星產生的能量傳回到地面上，這樣我們才能利用它。除非我能夠找到足夠長的線纜，否則只能使用無線傳輸技術。

目前唯一有效的超長距離無線傳輸技術，據JAXA工作人員而言，就是利用激光或者微波傳輸。利用激光有些不切實際，因為激光傳輸會受到雲層的阻礙。(另外，誰願意小日本把一把巨型激光槍懸在自己頭上)。微波卻能不受天氣影響工作的同樣好，JAXA考慮使用微波進行電能傳輸。

上周四，JAXA測試了利用接收天線在55米的距離進行高精確度的傳輸,傳輸功率為1.8千瓦。據JAXA而言，這是首次進行如此高功率和遠距離的精準無線電力傳輸。同一天，三菱(在JAXA的合作下)測試了500米距離傳輸一萬瓦功率，這使用了更大，精確度更高的天線。



目前最顯著的問題是效率：雖然能夠進行大功率發射，但是在傳輸過程中失去了一部分能量。這樣整個系統還能不斷達到商業可行性的標準麼？在這個問題上，轉換系統的效率約為80%(太陽能直流微波到DC到AC)，這還不包括傳輸過程中的能量損耗。JAXA和三菱均為對具體測試中的效率發表評論，但總所周知的是，直到去年，JAXA測試1.6千瓦的微波束傳輸50米之後，輸出功率為350瓦。

三菱希望在未來五年內先將該系統用於短距離的高功率電力傳輸(也就是無線充電)，如電動汽車充電，以及中等距離的低功率傳輸(給高塔上的警報器供電)。同時，JAXA將在2018年將此技術用於太空，用小型微型在低地軌道測試千瓦級別的電量發射到地面的接收器。JAXA希望在2021年在軌道上部署功率為100千瓦，在2028年部署一個200兆瓦的衛星。在2031年，如果進行的順利，將有一個1千兆瓦的商用試驗工廠投入運行，完整的商業空間為基礎的太空發電站，並從2037年開始，每年發射一枚新的發電衛星升空。

本帖最後由 ln1989 於 2015-3-18 16:44 編輯


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