中国3月29日 成功发射了一颗太空光伏发电卫星,标志着中国在太空领域的技术实力得到了进一步提升。
这颗卫星名为“太阳花”,是一颗由中国自主研制的太空光伏发电卫星,它将通过太阳能电池板转换太阳能为电能,通过微波输电技术将电能传输回地面,从而实现太空能源的收集和利用。据悉,这项技术的应用前景非常广阔,可以为地球上的电力供应提供更多的清洁能源。
中国空间技术研究院董士伟团队此前在《中国空间科学技术》上发表一篇论文称,中国将在2028年发射一颗试验卫星,来测试从太空到地面400公里的无线电力传输技术,即2028年在太空建造中国第一座太阳能发电厂。
用微波技术把电能传输到地面
太空发电,理论和技术上其实问题不大。
所谓太空太阳能电站,就是在空间将太阳能转化为电能,再通过无线能量传输方式传到地面的电力系统。
太空在太阳能发电方面具有许多优势,例如没有云遮蔽、没有季节性变化、没有大气障碍、没有沙尘覆盖太阳能板。太阳能电池板可以昼夜以最大的性能工作。据相关调查估计,将太阳能电池放置在太空中可以产生比地面多6-8倍的能量。
这次“太阳花”卫星先用卫星搭载太阳能电池板、能量转换装置、微波发射装置等设备到太空中发电,再通过微波束传输到地面,由地面接收装置接收再通过能量转换装置转换成电能。重点检验的是微波传输技术的可靠性。
我国之前就已研制出了微波无线传输技术。它是通过300MHZ~300GHZ的微波束来传输的,这种微波具有传输速度快(光速传输)、传输功率高、传输距离远、传输方向变换快和能量传输系统无质量等诸多优点。
通过这次检验,进一步证明它的可靠性后,就为我国下一步建立空间太阳能电站,打下一个坚实的基础。
所以,真正的目的还是在建立空间太阳能电站,就像我国现在的空间站一样,就比一颗小小的卫星大多了,这样才能够取得更多的电能。
这样,今后就可以通过这种空间太阳能电站向卫星、空间站、其它星球等源源不断地提供电能,为人类探索太空大开方便之门。
虽然太空光伏发电可以实现7*24小时的运行,但成本还是非常昂贵的。过去十年,这项技术一直被认为是不经济的,主要原因是卫星发射的费用太高。
太空光伏发电面临的挑战也是明显的。首先,太空太阳能旨在长期减少碳排放,但与太空发射有关的排放量和成本非常高。
其次,太空太阳能发电站的运行也面临一些实际的挑战。太阳能电池板可能被空间碎片损坏。此外,太空中的电池板没有受到地球大气层的遮挡,暴露在更强烈的太阳辐射下,这意味着它们的降解速度将比地球上的更快,这会降低它们能够产生的能量。
第三,最关键的还是无线电力传输的效率问题。远距离传输能量——在这种情况下是从太空中的太阳能卫星到地面——是很困难的。根据目前的技术,只有一小部分收集的太阳能会到达地球。
尽管面临很多挑战,但开发太空发电站依然成为很多大国投入巨资获得清洁能源的新竞赛赛场。因为太空太阳能,潜力是无限的,该技术很可能在全球能源供应和实现碳中和目标中发挥重要作用。
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