太空太阳能发电不再是“科幻”
在美国著名科幻电视剧《星际旅行》中，物理学家弗里曼·戴森描写了这样一个场景，在银河中旅行的星舰发现了一个极度发达的文明社会，那里的人在自己星球的太空中布满了太阳能电池板，捕获了几乎恒星释放出的所有能量，解决了该星球的能源问题。然而这个科学幻想将很快变成现实。
美国太平洋煤气电力公司(PG&E)已经于近期宣布，将与一个宣称可在太空中有效摄取能量的加州太阳能公司（SolarEnCorp）合作并向其购买电力。由此，他们迈出了在外太空开发太阳能的第一步——在环绕地球的外空轨道上设立太阳能电池板，然后将生成的电能转化为无线电波传送回地球，再由地面的电力储备站接收，转化为电能后供应给千家万户。
尽管以前宇宙飞船和人造卫星经常使用太阳能电池板提供能源，在外太空利用太阳能也不是什么新鲜事。但是，这个项目的实施是人类首次尝试在太空中大规模利用太阳能来解决地球人的能源问题。在不久的将来，太空太阳能发电站就会诞生。这个项目打算在2016年前提供200兆瓦的电力，在15年内满足25万个家庭的用电。如果进展顺利，科幻电视剧中的摄能技术7年内可梦想成真。
前景可观成本昂贵
事实上，太空太阳能发电站的概念并不是现在才提出的。自20世纪60年代以来，美国国家航空航天局(NASA)和五角大楼一直在探索环绕地球建太空太阳能发电站的设想，一些私营机构的研究人员也在寻找利用空间太阳能的方法。上世纪六十年代末，物理学家彼得·格拉泽（PeterGlaser）博士就提出了在与地球保持相对位置不变的轨道上建立太空太阳能系统的构想。
而今天的计划和40年前的构想极为相似，先要把太阳能卫星发射到距赤道22000英里（约35400公里）的轨道上，并保持与地球位置相对不变。太阳能板宽度将达若干英里，系统在采集太阳能后将其转变为电，然后再转变为无线电波返回到地球上。地面的接收站准备建在美国加州弗雷斯诺市的郊外。
利用太空太阳能发电的研究之所以几十年来一直备受人类关注，是因为它确实有着很多不可替代的好处，如果能够大规模发展，也许真的可以像科幻电视剧里描述的那样，永久地解决人类的能源问题。首先，太空中的太阳能电池板没有大气层的阻隔，没有干扰，它接受太阳光的强度是地球上的8-10倍，而且更清洁。其次，它可以24小时持续不断地接收阳光，解决了地面太阳能发电间断和稳定性差的问题。最后，太空的“土地”是免费的，况且目前国际社会尚无对开发太空太阳能的限制和法律约束。所以，这也给了太空太阳能一个巨大的发展空间。
据太平洋煤气电力公司粗略估计，该项目需要花费约20亿美元，主要用于地球太阳能基地建设和发射卫星。美国加州大学伯克利分校能源和资源教授丹尼尔·卡门认为，眼下太空太阳能发电面临最严峻的挑战是实施的成本问题，尤其在当前全球经济衰退之际。这个计划需要几十亿美元的资金投入，远远高于目前同等规模其它可再生能源项目所需的1亿美元至2亿美元。
SolarEn公司执行总裁加里对完成该项目信心十足，他表示公司有能力提供12亿到48亿瓦的电力，能够在未来七年内实现供电商业化，太空太阳能的电力价格也能与其它可再生能源价格基本持平。现在所采用的技术是基于目前通信卫星所使用的技术，该技术已“相当成熟”。这项计划在技术层面上不成问题。PG&E发言人乔纳森·马歇尔说：“SolarEn非常有可能实现这一梦想。”如果真中能够实现空间太阳能供电的商业化发展，电力价格就会越来越便宜。攻克利用空间太阳能发电将是人类解决能源问题的一个质的飞跃。
日本也瞄准太空太阳能市场
无独有偶，日本航空宇宙开发中心（JAXA）也在研究类似的太空太阳能发电系统(SSPS)，有望于2030年前启动。其基本原理和美国类同，但日本科学家不是用无线电波传送能量，他们选择了微波（微波比无线电波的波长短，并且只能直线传播），试图采用频率为2.45GHz和5.8GHz的微波传送，这项技术日本已经应用于工业和医疗设备。在北海道的研究基地，日本科学家用直径2.4米的仪器装置进行了地面接收太空微波的实验。JAXA的最终目标是要建立一个约3平方公里的地面接收站，生产100万千瓦的电力，给50万个家庭供电。
太空太阳能发电也并非完美，高强度的辐射很可能带来另一个环境污染问题。但是支持者认为，只要地面太阳能接收站的面积足够大，就不会对人类及动植物构成伤害。因此地面接收站应该选在人烟稀少、地域广阔的地方，而且还要有配套的电力传输系统。
虽然现在看来这些构想似乎有些不切合实际，但无论是美国还是日本，哪个项目的成功，都意味着人类在可再生能源领域中的一项重大突破。
点击排行