可解決當下能源危機?電站位置亮了!大新聞

1月
10
2020


分類:科技
作者:曾凡真


中大網校工程考試
為了在太空中把日光更高效地轉化為軍用、民用皆可用的直流電,被命名為「逐日工程」的「空間太陽能電站系統項目」今天在西安電子科技大學啟動。隨著工程啟動,由西電科大段寶岩院士團隊打造的項目地面驗證平台——全球首個全系統、全鏈路太陽能電站地面驗證中心同時落地西安。
空間太陽能電站(SSPS)作為國家戰略基礎設施,是航天技術服務國民經濟和國家安全急需的一項超級工程,(SSPS)系統是落實國家軍民深度融合發展戰略、構建國家級高水平科研平台、打造戰略性新興產業的重大研發項目。目前,工業和信息化部對該項目提供重大基礎研究支持,科技部列入重大研發計劃,並將「空間太陽能電站系統項目」命名為「逐日工程」。
據國際權威機構的統計,煤炭還能用110多年,化石燃料(石油和天然氣)還能用五六十年。為此,需要人類抓緊尋找可持續、無污染、低成本的替代能源。地面每平方米可以接收140瓦的太陽能,而太空每平方米可以接收1400瓦。如果聚光比達到10的話,就是地球的100倍。而太陽壽命還有50億年,太陽到達地球的能量僅為太陽發出能量的16億分之一,有很多能量我們還沒有使用。
作為「第四代能源」重要代表,空間太陽能具有不可比擬的諸多優勢。理論上,如果在地球靜止軌道上部署一條寬度為1000米的太陽能光伏電池陣環帶,1年接收的太陽輻射通量,約等於地球已知可開採石油儲量所包含能量的總和。
美國、日本、歐洲都已提出了自己的方案並進行了試驗。
據悉,我國「空間太陽能電站」的規劃是「三小步」、「兩大步」。「三小步」就是地面、浮空試驗,空間電能管理,天地無線能量傳輸試驗;「兩大步」就是進行MW級系統試驗驗證,建造GW級商業電站。項目中期規劃為2015-2030年,遠期規劃為2030-2050年。
「空間太陽能電站」由三大部分組成:太陽能收集器、微波傳輸、地面接收與轉換。要經過三次能量轉換:太陽能→電能→微波→電能,然後送到千家萬戶。利用「太空電站」,在民用方面,可以對島礁、邊遠地區、災區供電,還可以干預颱風強度和方向,使它少影響我們國家的沿海地區。
該項目旨在將地球靜止同步軌道上的太陽能,通過新的工程技術手段有效採集,並傳輸到地面成為電能供使用的系統。
理論上如果在地球靜止軌道上部署一條寬度為1000米的太陽能光伏電池陣環帶,假定其轉換效率為100%,那麼它在一年中接收到的太陽輻射通量約等於目前地球上已知可開採石油儲量所包含的能量總和。
位於太空的太陽能電站發好了電,將通過微波傳輸回地面。據悉,重慶璧山也已經設了實驗基地,在進行微波傳輸的前期演示模擬和驗證。
未來我國要在月球建設科研站,能源供給問題必須要考慮。作為解決方案之一的微波無線能量傳輸技術的研究目標包括:建立遠程高效大功率微波無線能量傳輸演示驗證系統,在公里距離實現百瓦級微波能量傳輸;滿足極區坑底探測器以及月面用能終端的需求,並不斷提升性能,不斷滿足月球科研站的需要。
在太空建太陽能電站意義重大,能源一旦能實現太空無線傳輸,將來汽車可以邊跑邊充電,無人飛機也可一直在天上飛。但空間太陽能電站還需要解決不少製造方面的問題,而3D列印技術可以提供很多幫助。
將來要建的GW級的太空電站質量達萬噸,受火箭運載能力和火箭發射罩尺寸的限制,即便是按目前我國正在研製的最大運量的載重火箭,也需要發射二百多發才可以。如果利用3D列印技術,則可以利用月球甚至小行星上的資源,實現在太空或月球製造大型部件,這可以為空間太陽能電站計劃的實施節省不少成本。
在太空利用3D列印技術,由於良好的真空環境、微重力、低溫等特點,可以「列印」出尺寸特別大的部件,材質在某些性能上也會比地面上製造的更好,甚至利用雷射熔煉可以熔煉出地球上沒有的合金。2014年,國際空間站已經利用3D列印技術列印出了第一把「太空」工具——扳手,將來可以用星球現有的材料列印建築。
對於用3D列印技術建造太空站,和利用太空發電站替代石油能源,你怎麼看?

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