面对地球能源危机，各国专家聚焦空间太阳能发电

航天 · 2016-11-22 17:37:16

500)this.style.width=500;" onmousewheel="return bbimg(this)">　　　　[据中国航天报9月16日报道] 今年3月，日本地震海啸引发的巨大核灾难，让世界各国重新对核能发电政策进行审视。德国随即宣布要逐渐全面退出核电领域，而作为核电大国的日本，也公开表示将对其倚重核能的传统国策作出重要调整。　　面对日益膨胀的能源需求和逐渐枯竭的常规能源，很多国家都处在能源发展的十字路口。或许，向太空要能源的时刻要来了。　　最可依赖的能源方式　　一直备受瞩目的空间太阳能发电，究竟是怎么一回事？　　通俗来讲，空间太阳能发电就是在太空中接收太阳能，并将其转化成电能并输送到地面上的一种能源获取模式。它利用发射大型太阳能卫星，在地球同步轨道吸收太阳能并转化为电能，然后以微波或激光为介质把能源传送回地面的大型天线站(或天线阵群)，并最终转为基本电力（如右图）。　　欧洲空间能源集团高级副总裁、美国核安全专家徐枫博士介绍说，核电经过数十年的发展，目前在全球的电能占比中已占到16%，其中在部分国家已成为主要能源之一。比如，美国占到了20%、日本达到50%以上，法国更是高达78%。然而，核能作为高度复杂、危险的技术，其风险隐患是永远都无法回避的。　　同时，考虑到资源有限性的制约，非化石能源取代化石能源成为各国的共识。但传统可再生能源将无法满足人类对长期稳定能源的需求：水能资源分布不均，资源有限，发电不稳定，会造成生态环境影响；风能发电不稳定，大面积风力发电会破坏大气环境的平衡；生物质能资源较少；地热、潮汐能等技术尚不成熟，大规模开发还存在困难……　　近年来，基于原油价格的迅速暴涨所带来的世界能源和经济危机，以及由二氧化碳的排放所造成的全球气候变暖等诸多重大问题的冲击，对太阳能进行大规模开发利用的项目再次被各国抬上桌面。　　空间太阳能具有不受天气影响、辐射强度高、土地需求较小等优势。外太空中，一个10平方米的空间就可以发电100万千瓦；而在地球表面，要达到相同效率的发电量，则要将发电装置的覆盖面积扩大5～6倍。　　空间太阳能还可再生，可提供清洁的电能资源，并且能够比较均衡地传输到世界各地，使能源供给不再受地缘资源的限制约束。专家们估计，空间太阳能电站未来将成为尺寸、质量和规模最大的空间基础设施。　　正如欧洲空间能源集团总裁斯泰芬·腾瑟尔所说，“我们致力于利用世界上最有价值的财产——太阳：地球上原始的、仅有的、也是真正可持续的资源。”　　空间太阳能的发展障碍　　据中国空间技术研究院副院长李明介绍，虽然空间太阳能电站的建造具有重要意义，但同时也面临着严峻的经济、产能方面的挑战。其中，成本问题是制约空间太阳能电站发展的主要因素。　　他举了个例子：假设1个1千兆瓦的空间太阳能电站寿命为30年，发电量不到2400亿千瓦每小时，以目前的地面太阳能电价，直接收益不超过2600亿人民币。再考虑到能源价格的增长、低碳能源所带来的附加值，实际收益将高于这一数值，这将造成收入难以补偿整个系统的建造运行成本。所以，就目前航天器研制技术和发射成本来看，空间太阳能电站的性价比并不高。　　而产能和发射能力也对空间太阳能的开发利用提出了巨大挑战。李明认为，为了实现商业化和低成本，空间太阳能电站应当形成规模化、产业化。这对于现有的航天器制造水平和发射能力提出非常高的要求。　　“如果说美日等国在过去30年对空间太阳能电站所进行的可行性评估报告均显示‘除经济成本之外没有重大理论和技术上的障碍’的话，那么近年来全球光伏技术和产业的重大突破性发展，使得光伏和薄膜电池的成本大规模降低，而单位面积的发电效率和材料重量也大大突破。”徐枫还是看好空间太阳能发展能突破成本这个大障碍。　　他还指出，如果再加上运载火箭技术和成本的进一步大幅度降低，这就使得人类目前已接近了对空间太阳能进行大力研发和大规模利用的技术成熟阶段。　　但这并不是说空间太阳能的大规模开发利用就可以指日可待了。中国科学院院士、“两弹一星”元勋王希季就表示，要达到具有空间电站的研制和建设能力的水平，还需要做大量的研究、发展、试验和验证工作。　　王希季认为，发展空间电站首先要重视安全问题，初期发展规模要适度。其次要特别重视重型空间运输、高效率无线能量传输、组装和维修等共性关键技术的发展。　　徐枫也补充指出，技术并非发展空间太阳能最主要的障碍，国家政策支持与否、国家政策支持力度才直接关系到空间太阳能的开发程度和市场应用速度，也直接关系到空间太阳能产业能否迎来发展春天。　　对于未来，王希季憧憬道：“大规模开发利用空间太阳能将极大提高经济发展速度和质量，从而引发技术革命甚至产业革命。”（刘斐）　　来源：中国航天报

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