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标题[分享] 当能源来自天际:太空太阳能发电
时间Tue Mar 25 18:58:23 2014
http://scitechvista.nsc.gov.tw/zh-tw/Feature/C/0/13/10/1/917.htm
当能源来自天际:太空太阳能发电
面对全球气候变迁带来的威胁,经建会於「国家气候变迁调适政策纲领」中,指出台湾需
要发展能够因应气候变迁的能源供给与产业体系,开发再生能源便是未来需要处理的重要
议题之一。但是乾净的能源从何而来呢?目前许多国家竞相发展太空太阳能计画,希望能
在这场从天际取得能源的竞赛中拔得头筹。
耀眼的太空太阳能发电
再生能源普遍受到自然环境的限制,而有发电量不稳定的问题。例如水力发电量受到河川
流量荣枯变化影响,而台湾用电需求最高的夏季,风力是全年最小的时候,导致风力发电
几乎无法派上用场。
地表的太阳能发电一样受限於自然环境,深受日照时数以及天候状况影响,目前效率最佳
的聚光型太阳能板,已经能有31%到40.7%的转换效率,与过去相较已经有相当大的改善。
不过,在地表我们所能利用的太阳能已经被大气层削弱许多,只有太空中的十分之一至五
分之一,有没有可能直接利用外太空充沛的太阳能呢?
目前世界各国如火如荼地发展太空太阳能发电技术,国际非政府组织国家太空协会
(National Space Society, NSS)在2013年5月宣布将成立一个包含美国与印度等国在内的
国际组织,以推动太空太阳能发电(Space Solar Power system)。日本宇宙航空研究开发
机构(Japan Aerospace Exploration Agency, JAXA)也预计在2030年建立第一颗太空太阳
能卫星。2012年英国史翠斯克莱大学(University of Strathclyde)的Suaineadh计画已经
成功在北极上空证明可以建造大型结构,把太空太阳能计画往前更进一步。
太空太阳能发电卫星在太空蒐集太阳能後,将大量能源以无线传播至地表,除了不像石油
与燃煤会有碳排放,太空太阳能发电对环境的影响只会有少数的接收站设置,提供一种新
的乾净电力来源。
太空太阳能发电有许多优点,最重要的是,这些太空电力将永无枯竭的问题,至少在未来
50亿年来说是如此。其他优势还有:在太空中至少能获得95%的太阳能,不受大气层影响
;不会占用地表可用来增加粮食产量的土地;能将电力透过无线传输至地球任何一个需要
电力的地方,这代表无须耗费大量成本,用来建置能应付全年最大用电需求量的尖峰机组
;而且能减少电力传输过程中的耗损。
但是,太空太阳能发电仍然需要面对相当现实的技术问题。因为太空太阳能卫星将设置在
离地表3万6千公里远处,JAXA的科学家还寻找方法,让大量能源透过雷射光束或微波,成
功瞄准地表上仅3公里宽的接收站,而且不对地表造成威胁。
当然,要在高空中设立太空太阳能发电卫星的花费不容小觑,太空太阳能发电计画预计未
来5年就要耗资40亿美元进行研发,後续花费更是天文数字。不过与全球暖化以及核电厂
灾害可能带来的代价相比,投资天际的计画或许颇为划算?
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