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未来科技太空光伏发电计划

发布时间:2019-08-15 19:34:20

  长年困扰日本的能源问题也许能够从根本上得到解决。在宇宙空间发电并直接向地面输送电能的系统将成为解决能源问题的杀手锏。在系统得以实现之前,无线供电等基础技术已经在开花结果了。

  日本政府2015年1月制定的 宇宙基本计划 中,包含了一项要推进研发的 未来技术 。那就是使漂浮在宇宙空间,将所发电力输送到地面的 宇宙 。

  这项研究目前还面临着许多有待解决的技术课题,目前预计的开发费用将超过1~2万亿日元。据称最快2040年实现。虽然路途艰难,但实用化,就能改变整个世界的能源产业。

  所谓宇宙,是要在 .6万公里高空的同步卫星轨道设置上专用卫星,在宇宙空间利用,再把电能转换为电波,输送到地球。最后在地面的受电基地再恢复成电能。

  在没有云层遮挡的宇宙空间,可以不间断地稳定发电,因此与地面的发电相比,发电效率约是后者的10倍。而且,向地面的受电基地定点供电的方式也具有较大的优势。只要建设好受电基地,即便是深山、海上等交通不便的场所,也可以大量供应发电过程碳排放为零的清洁电力。

  而且,在宇宙空间生产的无穷的电能,还可以从日本拥有的卫星,输送给其他国家。让没有资源的日本转型为能源出口国,也不再只是梦想了。

  美国冻结计划 日本一马当先

  宇宙光伏发电的方案是在1968年由美国的PeterGlaser博士提出的。之后一直以美国宇航局(NASA)为中心推进研发。但现在,出于财政等原因,NASA的开发计划遭到了冻结。部分民营企业虽然也在继续进行研究,但没有取得突出的成果。

  于是,从1980年代开始参与研发的日本冲到了领跑的位置。文部科学省等管辖的日本宇宙航空研发机构(JAXA)与经济产业省下属的宇宙系统开发利用推进机构合作,正在联手开发基础技术。

  宇宙系统开发利用推进机构系统开发部担当部长中村修治自豪地说: 还在继续开展研发的国家只有日本。我们引领着世界。

  宇宙光伏发电系统如上图所示,大致分三个阶段。

  首先是设置在宇宙空间的卫星利用发电,将电能转换成微波或者激光。这是第一阶段。接下来是准确向地面输送电波。最后利用地面的天线接收电波,重新复原成电能。

  其中最大的课题是卫星。使用过去研发的主流 微波作为供电方式时,设置在宇宙空间的发电卫星的成本非常高昂。

  利用宇宙太阳能生产1座核电站的发电量,即100万千瓦,必须在宇宙空间内,铺设约2公里见方的。如果达不到这样的面积,从宇宙空间到地面,在 .6万公里的供电过程中,电波将会扩散。使用上面提到的太阳能电池时,在地面上也需要设置直径约为4公里的受电天线。

  由于需要的卫星体型巨大,发射成本自然也是巨大。

  以发电量为100万千瓦计算,资材的重量约为1.5万吨。即使每次能够发射50吨,也要发射 00次。因此,资材的运输不能使用一次性火箭,必须将航天飞机等可以重复使用的太空飞机实用化。在此前提下估算,整体的成本至少需要1~2万亿日元以上, 考虑到利润,以现在的技术还难以实现 (JAXA工作人员)。

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