石油枯竭，何不借助太空电力
文章出处：光明网张小明 　　   发布时间：2005-04-05  


　　作为脾气暴躁的大火球，太阳每时每刻都在进行剧烈的反应，从而产生巨大的能源流。据测算，太阳每秒钟将81万亿千瓦的热能量送给地球，晴天，太阳每秒钟照射地球每平方米为1度电量，每秒带给地球的总热量相对于现今全世界每秒发电量的数万倍。地球每秒钟所获得的太阳能量相对于燃烧500万吨优质煤所发出的能量。因此，太阳是一个取之不尽、用之不竭的洁净能源宝库，充分利用太阳能前途无量。　

　　太阳每年照到地球表面的能量。相当于全世界每年能源消耗总量的1万倍和全世界化石能源总量的1/10。目前太阳能利用中最主要的是对可见光的利用，可太阳光中可见光能量只占到整个太阳能的43％左右，如何提高太阳光中的可见光利用率成为这一研究最大的关键点。按照世界上公认的标准，太阳能转化为化学能转化率达到5％就可以投入运用。南京大学特聘教授、环境材料与再生能源研究中心主任邹志刚的研究小组计划在2030年左右，将转化率提高到15％以上。他在世界上首次成功地开发出可见光相应型水完全分解光催化剂。到南大后又首次实现了在户外实际太阳光下光催化分解水制氢的实验，使其在实验室内得出的研究结论得到了证实。该技术已经在日本和我国国内申请了专利。　

　　太阳所散发的热量中只有二十二亿分之一的能量到达地球，在太空建立太阳能电站，可以克服由于太阳光被地球大气层反射、折射、散射和吸收后损失的能量，还可以克服晚上没有太阳和阴天、雨天减少的可利用的能量。其独特的优势，使太空发电前景非常广阔。据有关专家预测，到2020年世界人口很可能超过70亿，能源危机是影响人类生存与发展的大问题。据统计，仅对电能的需求年增长率就大于2．5％，尤其是占人口80％的发展中国家，需求更旺。而最有希望的能源是直接将太阳能转变为电能，它可克服火力发电污染严重、消耗燃料，水利发电水源严重不足等难题，在太空中利用太阳能发电，可以在不需燃料，无污染，不需架设输电线路的情况下，直接向空间站或航天飞机上供电，也可向地面供电。　

　　在太空利用太阳能发电，将所获得的能量以微波的形式发送至地球加以利用—————这样一个关于太阳能发电站（SolarPowerStation，缩写为SPS）的伟大构想正在酝酿，如果能够实现，人类也许能够获得无限的绿色能源。这一构想是由美国科学家彼得·格雷瑟博士于1968年首先提出的。在20世纪70年代，被命名为“标准模型”的大规模SPS由NASA（美国国家航空和航天局）和DOE（美国能源部）设计出来。尽管将来建造这个太阳能发电站并不存在经济和技术方面的问题，但由于政治原因它还是被中止了。后来由于微波输电技术的发展，从1995年起，NASA又开始了名为“新形象”（FreshLook）的SPS再评价事业。　

　　在“新形象”的研讨过程中,针对以前全世界提出的29种SPS进行了比较。其中,也包含了上面提到的标准模型和日本提出的模型。最后,选出叫做“新标准模型”的两种SPS。太阳塔的反向镜看上去很像树叶,它们被接在与输送天线相连的集电线杆上。反向镜的直径约为50米,绵延约15公里。在从反向镜的根部延伸出来的支柱上设置了太阳能电池,可以把镜面反向的太阳光能变为电力。太阳塔在距地球1000至1.2万公里的轨道上绕地球运行,把获得的电力用5.8吉赫 1吉赫=109赫兹 的微波传送到地面上直径约4公里的接收天线上。总发电量25兆瓦 1兆瓦=106瓦 级的太阳塔,建设费估计为80亿至150亿美元,成本远远低于标准模型。　

　　德国科学家前不久透露，在太空中建立起一些太阳能“发电厂”，直接为地球上的人类提供能源的方案切实可行，他们已经解决了一些最主要的相关技术难题，有望在50年后让地球人用上直接来自太空的能量。据德新社报道，欧洲航空防务与航天公司的科学家哈特穆特·米勒在不来梅演示了一种该公司与卡尔斯鲁厄大学的科学家用了两年的时间合作研制成功的新型激光设备，这将是未来“太空发电厂”向地球传送能量的最重要部件。科学家说，该设备将可以利用激光光束把在太空中收集到的能量传送回地球。科学家解释说，他们的计划是首先利用太阳能电池在离地球3.6万公里的太空中收集太阳能，然后通过激光光束把能量发送回地球。在此过程中，最为困难的是如何控制激光光束在远距离“旅行”后可以精确地找到地面接收设备，然后与地面能量传输网进行连接。而德国专家新开发的设备成功解决了这一难题。但是，目前已耗资60万欧元的这个宏伟计划似乎离现实还有点远。科学家们说，他们计划在2008年将第一台激光装置送人国际空间站。　

　　日本作为能源匮乏国在面向实用化的SPS的研究方面也取得进展。1983年，日本京都大学超高层电波研究中心松本研究小组成功地利用火箭完成了微波输电实验。　

　　SPS有着无可比拟的优越性。升入太空轨道后不会造成任何污染，不会导致“温室效应”和全球性气候变化。而且由于没有云雾遮挡，辐射能量十分稳定，没有季节和昼夜的变化，可在任何时候吸收太阳光进行发电。　

　　现在，由NASA和DOE建造的世界上第一座太阳能发电站即将在太空进行组装，它是一个相当于5个大型核电站的太阳能发电卫星系统，其技术关键是把一组同步卫星发射到距地球3.6万公里的地球同步轨道上，如果一切顺利，不久将可以向地面供电。日本负责太空计划的部门也正在考虑将一座太空发电站送入太空轨道，其发电量相当于一座核电站，希望能在2040年前投入运营。