在英國(guó)政府資助的一個(gè)項(xiàng)目的幫助下,太空中的太陽(yáng)能發(fā)電站能夠?qū)ⅰ傲闩欧诺碾娔堋眰鬏數(shù)降厍蛏峡赡芎芸斐蔀楝F(xiàn)實(shí)。
在地球上空的宇宙空間中,沒(méi)有云霧來(lái)阻擋太陽(yáng)光線——這使得太空太陽(yáng)能電站成為一個(gè)恒定的零碳能源。
為了滿足地球日益增長(zhǎng)的能源需求,英國(guó)政府委托對(duì)天基太陽(yáng)能(SBSP)站概念進(jìn)行了新的研究。
他們的想法是,這些觀測(cè)站將捕獲從未到達(dá)地球的太陽(yáng)能量,并使用激光束將這些能量安全地送回地球。
這個(gè)想法最早是由科幻作家艾薩克·阿西莫夫在1941年的科幻短篇小說(shuō)《Reason》中提出的。在《Reason》中,一個(gè)直徑一英里的空間站被用作“能量轉(zhuǎn)換器”,用來(lái)收集陽(yáng)光并將其傳送到整個(gè)太陽(yáng)系。
該研究的團(tuán)隊(duì)將在英國(guó)和美國(guó)系統(tǒng)發(fā)明者的支持下,研究來(lái)自美國(guó)、英國(guó)和中國(guó)的三種現(xiàn)有SBSP概念。
由英國(guó)航天局(UK Space Agency)和商業(yè)、能源和工業(yè)戰(zhàn)略部(Department for Business,Energy and Industrial Strategy)資助的英國(guó)將探索這種技術(shù)在未來(lái)能否提供一種可復(fù)原的和可持續(xù)的能源。
今天的能源生產(chǎn)趨向于區(qū)域性,但是由太空太陽(yáng)能站產(chǎn)生的電力幾乎可以傳送到全球任何地方。
這項(xiàng)由工程技術(shù)咨詢公司Frazer-Nash牽頭的研究,將考慮這樣一個(gè)電站的經(jīng)濟(jì)效益——它是否能為消費(fèi)者提供更多負(fù)擔(dān)得起的能源,以及所需的工程壯舉。
要克服的最大問(wèn)題之一是如何將一系列太陽(yáng)能電池板送入軌道,使其足夠大,以使該項(xiàng)目的成本能有競(jìng)爭(zhēng)力。
一個(gè)典型的系統(tǒng)包括一個(gè)在地球靜止軌道上的大型、公里級(jí)的太陽(yáng)能衛(wèi)星(SPS)。
它有非常輕量的太陽(yáng)能電池板和一個(gè)將太陽(yáng)光集中到電池板上的反射系統(tǒng),為衛(wèi)星提供約3.4 GW的電力。
該研究項(xiàng)目的一位發(fā)言人表示,這些信號(hào)被轉(zhuǎn)換成高頻無(wú)線電波,效率高達(dá)85%。一個(gè)安全的引導(dǎo)光束從地面?zhèn)鬏數(shù)叫l(wèi)星,使能量光束鎖定在正確的點(diǎn)上。
地面整流天線將電磁能量轉(zhuǎn)換成直流電,然后通過(guò)一個(gè)逆變器向配電網(wǎng)輸送凈2 GW交流電。
科學(xué)部長(zhǎng)阿曼達(dá)·索洛韋(Amanda Solloway)表示,它可以為每個(gè)人提供能源,甚至像北歐和加拿大這樣沒(méi)有全年陽(yáng)光的地方。
“太空太陽(yáng)能站可能聽(tīng)起來(lái)像科幻小說(shuō),但它們可以為英國(guó)產(chǎn)生一種全新的能源,同時(shí)幫助我們減少排放,實(shí)現(xiàn)我們的氣候變化目標(biāo)?!?/p>
從歷史上看,這種規(guī)模的項(xiàng)目所需的火箭發(fā)射成本和重量,使得天基太陽(yáng)能的想法不可行。
SPS重?cái)?shù)千噸,設(shè)計(jì)目標(biāo)是將單位功率(kW/kg)最大化,因?yàn)檫@極大地決定了系統(tǒng)的制造和部署成本。
本研究中考慮的系統(tǒng)的估算獨(dú)立計(jì)算的電力成本低于每兆瓦時(shí)3.79英鎊。
英國(guó)航天局表示,如果能夠?qū)崿F(xiàn),這將是一個(gè)具有競(jìng)爭(zhēng)力的能源成本。
近年來(lái),太空發(fā)射成本有所下降,部分原因是私人主導(dǎo)的太空項(xiàng)目進(jìn)入新時(shí)代,在過(guò)去十年里降低了發(fā)射成本。
英國(guó)航天局發(fā)言人表示,這有很多好處,包括生產(chǎn)清潔、零碳的能源。
假設(shè)它在商業(yè)上是可行的,那么這個(gè)系統(tǒng)可以在2050年前開(kāi)發(fā)并投入使用,及時(shí)為實(shí)現(xiàn)凈零碳排放做出重大貢獻(xiàn)。
作為混合清潔能源技術(shù)的一部分,英國(guó)SBSP系統(tǒng)可能由5顆衛(wèi)星組成,產(chǎn)生10GW的能量。
