太阳能利用新形式——太空太阳能发电革命正在顺利推进 能源公司正在探索其他途径来

太阳能利用新形式——太空太阳能发电革命正在顺利推进 能源公司正在探索其他途径来获取较为不常见的清洁能源，以助力全球绿色转型，并加速摆脱化石燃料的进程。正在被研究的能源形式之一是太空太阳能。科学家们几十年来一直在探讨从太空传输太阳能的可能性，但在此之前，这似乎只是一种空想。然而，得益于技术的创新，这或许很快就会成为现实。 根据最近的一项研究，到 2050 年，在太空中安装太阳能电池板能够使欧洲的陆地可再生能源需求减少 80%。该研究利用了对欧洲未来电力网络的详细计算机模型，来评估由太空电池板组成的网络向该地区输送清洁能源的可能性。由美国国家航空航天局设计的这些电池板，能够显著降低欧洲电力网络的成本，最多可降低 15%。此外，这还将减少我们对电池存储的依赖，从而使太阳能供电更加稳定。 由伦敦国王学院牵头开展的这项研究探讨了基于太空的太阳能发电（SBSP）系统的应用。该系统利用类似镜子的反射器在轨道上收集阳光，将阳光传输至地球上专门设计的站点，然后将其转化为电能并输送到电网。计算机对向一个涵盖 33 个国家的欧洲输电网络输送电力的情况进行了评估。研究人员发现，SBSP 可以用于替代该地区多达 80%的陆上可再生能源，从而提供更可靠的清洁能源来源。 虽然该模型并未考虑到在太空中产生太阳能可能遇到的一些难题，比如轨道拥堵、传输中断以及传输信号的不稳定等问题，但它为清洁能源的未来输送方式带来了极大的希望。 该技术推广的主要障碍之一在于开展此类复杂且规模庞大的太空太阳能项目所涉及的初始设置成本。该研究中评估的 SBSP 项目要到本世纪中叶左右才会具有成本效益，因为目前所涉及的建造、发射和维护成本还很高。 在开发任何空间太阳能电站之前，必须对一系列额外风险进行评估。国王学院的何伟（音译）教授表示：“需要考虑一些风险，比如太空中的卫星可能会配备过多的太阳能电池板。这是否会导致碰撞或因太空中的碎片而受损？”不过，如果能够减轻这些风险，空间太阳能电站技术对于未来清洁能源和脱碳的发展具有显著的前景。 太空太阳能发电项目已经在世界部分地区展开，比如日本，该国将此技术视为实现绿色转型的关键。日本政府将支持发射面积达 2 平方公里的巨型太阳能电池板进入太空，利用太阳能产生清洁电力。这些卫星预计能够比地面太阳能电池板多产生 5 到 10 倍的电力。每颗卫星预计每天 24 小时都能发电，不受天气影响，并将产生约 100 万千瓦的电力，相当于一座核电站的发电量。该系统所使用的微波还能穿透云层和雨水，以实现最佳的电力传输。 今年，日本计划迈出实现太空太阳能发电的第一步，将启动政府主导的试点项目，最终实现商业性的太空太阳能发电。他们将发射一颗重达 180 千克的卫星进入近地轨道，向地面天线传输仅 1 千瓦的电力。虽然预计能源输出量会非常低，但如果能够实现，这将能够激励其他相关项目的开展。该项目名为“OHISAMA”，在日语中意为“太阳”。 对于未来的商业运营而言，地球上的接收天线需要足够大，以接收所传输的能量，其跨度需达数公里之多，因为这些太阳能卫星将以每小时 28000 公里的惊人速度飞行。然而，日本计划在穗和市Suwa使用 13 个接收器，分布在 600 平方米的区域内，以捕捉从太阳能电池板发射出的微波，以此来验证这一概念。如果成功，日本计划发射更大的太阳能卫星，向地球传输更多的清洁电力。 与此同时，在 2023 年的美国，加州理工学院成功展示了其“空间太阳能发电演示器”（SSPD-1），这是该校“空间太阳能发电项目”（SSPP）的首个太空搭载原型。MAPLE（即“用于低轨道电力传输的微波阵列实验）其阵列由低成本硅技术制造的定制电子芯片驱动的柔性轻型微波电力发射器组成，研究人员希望利用这些发射器将太空太阳能输送到地球。 要实现太空太阳能发电，全球各国的政府和科学家必须携手合作，全面了解该技术推广过程中的潜在风险，并制定有关太空太阳能发电卫星使用的国际法规。这将为未来几十年内创新太空太阳能技术的测试奠定基础，这些技术可用于大幅减少我们对化石燃料的依赖，以支持全球绿色转型。