人類愿望將實現(xiàn)：太空里建太陽能發(fā)電站
所屬類別：專題論壇 發(fā)布時間：2001-12-25 8:16:00 解放日報
長期以來，人們就夢想著到太空去收集太陽能，把它傳輸?shù)降厍颍怪優(yōu)殡娏Γ越鉀Q人類面臨的能源危機。隨著科學(xué)技術(shù)的進步，這個夢想可望于不久的將來實現(xiàn)。由美國國家航空和航天局與國家能源部建造的世界上第一座太陽能發(fā)電站，最近將在太空組裝，不久將開始向地面供電?！ ?/span>
太陽能發(fā)電有著無可比擬的優(yōu)越性。地球所接受到的太陽能，只占太陽表面發(fā)出的全部能量的二十億分之一左右，這些能量相當于全球所需總能量的3—4萬倍，可謂取之不盡，用之不竭。其次，宇宙空間沒有晝夜和四季之分，也沒有烏云和陰影，輻射能量十分穩(wěn)定。因而發(fā)電系統(tǒng)相對說來比地面簡單，而且在無重量、高真空的宇宙環(huán)境中，對設(shè)備構(gòu)件的強度要求也不太高。再者，太陽能和石油、煤炭等礦物燃料不同，不會導(dǎo)致“溫室效應(yīng)”和全球性氣候變化，也不會造成環(huán)境污染。正因為如此，太陽能發(fā)電受到許多國家的重視，大家正在競相開發(fā)各種新技術(shù)、新設(shè)備，而其中一個很重要的項目，就是發(fā)射太陽能衛(wèi)星，到宇宙空間去發(fā)電?！ ?/span>
效益可觀：一個標準接收站，相當于5個大型核電廠太陽能發(fā)電衛(wèi)星系統(tǒng)，主要由收集太陽能的光電板、微波發(fā)射器和接收器、太陽能衛(wèi)星及其發(fā)射裝置等構(gòu)成。其中最關(guān)鍵的，是要把一組同步衛(wèi)星發(fā)射到距地面36000公里的地球同步軌道上。這些衛(wèi)星上的光電板先收集足夠的太陽能，并使電子從汞原子或氬原子中脫落出來，獲得的帶電粒子或離子，會變成高速微波，發(fā)射到地面接收站。地面接收站通過特制的金屬板，把接受到的微波轉(zhuǎn)變成電流，再經(jīng)整流器把交流電變成直流電，就可以利用了。據(jù)測算，一個標準接收站的發(fā)電功率可達50億瓦，相當于5個大型核電廠的發(fā)電量?！ 〖夹g(shù)難點：如何送入太空及安全問題實現(xiàn)太空發(fā)電的技術(shù)難
重點主要有二：
一是如何把龐大的衛(wèi)星系統(tǒng)發(fā)射到太空去。由于太陽光的能量密度非常低，所以發(fā)電裝置必須十分龐大。如果要用太陽能電池來獲得50億瓦的電力，必須并排裝上兩塊長5公里、寬6公里的巨大電池翼片，加上衛(wèi)星自重，總重量將有4000多噸?，F(xiàn)在發(fā)射的衛(wèi)星，最大重量也僅10余噸，即使用美國的航天飛機，也只能把20多噸載荷送入地球低軌道。4000多噸的衛(wèi)星，無論如何是無法一次送上太空的，只能分開發(fā)射，然后在空間組裝?！ ?/span>
另一個難題是如何保證安全。有人擔心這么強大的微波傳送到地面，萬一失控，會使微波束所到之處化為一片焦土。對此，科學(xué)家們采取的解決辦法是：通過地面發(fā)出的信號，控制衛(wèi)星上的微波發(fā)射裝置，使微波束始終對準地面的接收天線；同時使微波的泄漏量保持在國際上規(guī)定的安全標準之內(nèi)，即每平方厘米不超過10毫瓦，不讓它影響人類的健康和自然界的生態(tài)平衡。美國還設(shè)計了一種失效保險裝置，萬一衛(wèi)星失控，可使微波束在太空中立即自行擴散，不讓它傳到地面來?！ ?/span>
大家最關(guān)心的是價格：將比熱電站的電便宜太陽能發(fā)電，按其發(fā)電方式的不同，可以分為采用太陽能電池的光發(fā)電方式和使用熱反射鏡的聚光熱發(fā)電方式。兩種方式相比，前者由于沒有可動部分，運轉(zhuǎn)容易，而且每單位重量發(fā)出較多的電力，技術(shù)開發(fā)風(fēng)險較小，因此一般認為它將占主導(dǎo)地位?！ ?/span>
可以用作太陽能發(fā)電的電池主要有硅系和砷化鎵系兩類。兩者由太陽能至電能的轉(zhuǎn)換效率，目前已提高到20%左右。只是目前的造價還較高，在進一步改進制造工藝后，造價可望再降低一個數(shù)量級。預(yù)計用太陽能電池生產(chǎn)的電，將比熱電站生產(chǎn)的電還要便宜。如一種用聚酰亞胺薄膜制造的膜鏡集能器，能夠只把太陽光線的有效部分聚集到太陽能電池上，從而可以進一步降低衛(wèi)星的體積、重量和成本?！ ?/span>
將來，如果能從月球上采掘制作光電板和架子所需的硅和鋁這些材料約占衛(wèi)星重量的90%，那將意味著可大大減輕必須從地球上送入軌道的重量，從而進一步降低太陽能發(fā)電的成本，方便它的推廣和普及。
