大多數(shù)可再生能源是不可靠的。比如風(fēng)能和潮汐能受到天氣影響，即使能找到一種不受天氣影響的能源(比如洋流)，我們還是無(wú)法期待穩(wěn)定的功率輸出。從這種意義上講，太陽(yáng)能發(fā)電是最差的：它嚴(yán)重受到天氣影響，而且一半的時(shí)間完全不工作，甚至有時(shí)候還會(huì)被月亮影響(日食——譯注)。
所以有人認(rèn)為，讓太陽(yáng)能成為可再生能源支柱的方法就是徹底離開(kāi)麻煩的地球來(lái)到太空。在那里陽(yáng)光永遠(yuǎn)燦爛，而天氣這個(gè)詞都是另外的意思。空間太陽(yáng)能電站不止是一個(gè)概念：它是一個(gè)活躍的科研領(lǐng)域，由日本宇宙航天開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)(JAXA)領(lǐng)導(dǎo)。去年，JAXA為本刊解釋了它的25年路線圖：在2030年實(shí)現(xiàn)1GW的空間太陽(yáng)能發(fā)電并傳輸回地球。上周，JAXA和三菱公司共同展示了他們?cè)谠撚?jì)劃中最困難的環(huán)節(jié)的進(jìn)展：長(zhǎng)距離無(wú)線功率傳輸。
商用規(guī)模的空間太陽(yáng)能發(fā)電將成為一個(gè)重要的事業(yè)。為產(chǎn)生1GW的電能輸出，日本計(jì)劃組裝一個(gè)10000噸，數(shù)公里大的太陽(yáng)能收集器。它將被安置在據(jù)地球36,000公里的同步軌道上。
可爭(zhēng)議的是，這項(xiàng)產(chǎn)業(yè)最困難的部分(從技術(shù)角度講)是把空間太陽(yáng)能電站產(chǎn)生的電能傳輸?shù)降厍蛏希@樣我們才能真正地使用這部分電能。除非我們能找到足夠長(zhǎng)的導(dǎo)線，唯一能實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能的方法就是無(wú)線電能傳輸。
據(jù)JAXA的研究人員講，最有效的兩種實(shí)現(xiàn)超長(zhǎng)距離無(wú)線電能傳輸?shù)姆椒ㄊ羌す夂臀⒉ā＜す獾牟蛔阍谟谒鼘⒂龅降孛嫣?yáng)能發(fā)電類似的問(wèn)題：云層的阻擋作用。而微波則可以在惡劣的天氣下工作，所以它成為JAXA的選擇。
本周四，借助精確定向的微波，JAXA實(shí)現(xiàn)了55米遠(yuǎn)1.8kW的精確傳輸。JAXA稱這是第一次有人在這種程度的方向控制下實(shí)現(xiàn)這么大功率的傳輸。同樣在周四，三菱公司通過(guò)更大的天線展示了500米10kW的傳輸。
顯然，效率是一個(gè)重要問(wèn)題：能傳輸功率當(dāng)然很好，但是如果多數(shù)能量在傳輸過(guò)程中損失掉了，那么整個(gè)系統(tǒng)最終能實(shí)現(xiàn)商用嗎?目前，整個(gè)系統(tǒng)(太陽(yáng)能到直流到微波再到交流)的效率大約是80%，但這不包括傳輸環(huán)節(jié)的能量損失。JAXA和三菱在上述的測(cè)試中都無(wú)法承諾效率指標(biāo)(公平地說(shuō)，這些測(cè)試還沒(méi)有為提高效率做優(yōu)化)。我們知道的是，在去年的測(cè)試中，JAXA在50米的距離上發(fā)送了1.6kW，接收到350W。
三菱公司希望在未來(lái)幾年利用該技術(shù)實(shí)現(xiàn)短距離電能傳輸(比如給電動(dòng)汽車充電)，和中等距離小功率的傳輸(比如驅(qū)動(dòng)輸電桿塔上的警示燈)。同時(shí)，JAXA計(jì)劃在2018年實(shí)現(xiàn)該技術(shù)的太空測(cè)試：用一個(gè)小衛(wèi)星在地球低軌道向地面的微波接收器發(fā)送幾個(gè)千瓦的能量。JAXA希望在2021年實(shí)現(xiàn)100kW的傳輸，2028年實(shí)現(xiàn)200MW傳輸。到2031年，如果一切順利，實(shí)現(xiàn)1GW的商用示范性空間太陽(yáng)能電站的正常運(yùn)行。2037年后以每年一個(gè)電站的速度開(kāi)啟整個(gè)太空發(fā)電工業(yè)。
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