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建造宇宙太阳能发电站

时间:2007-1-27栏目:石油能源论文

  所谓宇宙太阳能发电站是指在宇宙空间进行大规模的太阳能发电,然后通过无线电波将电力输送到地面。此系统如果建成,人类将会获得取之不尽的绿色能源。
  1990年,日本政府在休斯顿举行的各国政府首脑会议上提出了“地球新生计划”,该计划列出了今后100年可使地球环境新生的战略技术,这就是核聚变和宇宙太阳能发电。
  所谓太阳能发电就是利用半导体将光能直接转换成电能的发电方法,利用当前的技术可将10%的光能转换成电能。为使发电过程不排放对人体有害的氮氧化物等气体、放射性废弃物及造成地球变暖的二氧化碳,人们期待着开发绿色发电技术。依靠太阳光发电不仅能满足人类活动所需的大部分能源,而且能对地球环境问题的解决做出重大贡献。
  但是,在地面上每平方米仅能获得约1千瓦的电力,而且太阳能的利用还要受天气因素的影响。为了弥补这一不足,有人曾提出在日照充足的沙漠地带建造大规模太阳光发电站的设想,但在地面上夜间不能发电。
  利用阳光发电的最好方法是不断地用太阳能在宇宙空间发电。1968年,美国人格雷齐尔提出了建造宇宙太阳能发电卫星的设想。他提出将卫星发射到静止轨道,然后利用微波将太阳电池获得的电力送到地面,这样人类便可获得无限的绿色能源。
  静止轨道就是位于赤道上空36000公里的圆形轨道。静止轨道上的卫星与地球的自转周期是一致的,即每日自转1周,所以从地面上看卫星总是处在同一位置上。而且静止轨道上的太阳光强度为地面上的大约14倍。除日食期间外,可以不分昼夜、不分季节和不管天气好坏进行发电,因此,在宇宙空间太阳能的利用率约是地面上利用率的10倍。
  宇宙空间发电所得的电力用微波送往地面。送电用的微波是光波(即电磁波)的一种,属于卫星广播、微波炉、移动电话使用的波长范围。
  
  
  
  满足美国的总电力需求
  
  经历了70年代的石油危机后,美国能源部与美国航空航天局合作,自1976年开始实施宇宙太阳能发电的研究,其研究内容有,假定21世纪之初美国所需的3亿千瓦电力全部由宇宙太阳能发电提供的话,会对环境、经济、社会等方面产生什么样的影响,同时还要将宇宙太阳能与火力、核能、核聚变等其他发电方法进行比较。
  当时研究的发电卫星叫做“参考系统”,一颗卫星就是一个5公里×10公里的庞然大物,如果把它发射到静止轨道上,可发电500万千瓦。按每颗卫星总重量50000吨计算,每年发射2颗,在30年内计划总计要发射60颗卫星。
  研究人员经过对用微波送电对地球环境的影响、能效等多方面考察,最终得出了应推进阳光发电卫星研究这一结论。但由于难以预测的巨大建造成本等问题,这项研究于1980年终止。
  这一结果,使得世界各国对宇宙太阳发电的兴趣急剧降温。但是,随着近年来地球环境问题的日益严重,对宇宙太阳发电的认识又有所改变,自80年代后期开始重新掀起了宇宙太阳发电热。在日本,1987年由国家公立大学和研究所的研究人员组成了文部省宇宙科学研究所“太阳发电卫星研究小组”。日本政府又于1990年成立了“SPS2000”宇宙太阳发电系统实用化研究小组,该小组的研究一直持续至今。1997年又成立了既有理学、工学,又有法学和经济学方面人士参加的“太阳发电卫星研究会”。目前该研究会的事务局设在东京大学,正在从事研究信息的交换及对外信息的提供。1998年日本科技厅成立了宇宙太阳发电研究委员会,专门研究其安全性及经济性问题。最近美国航天

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