據美國《新聞周刊》網(wǎng)站1月5日報道，美國加州理工學(xué)院的研究人員將太陽(yáng)能電池板送入太空，從軌道上收集太陽(yáng)能，從而創(chuàng )造了可再生能源歷史。
1月3日，加州理工學(xué)院的研究人員成功發(fā)射了太空太陽(yáng)能演示器(SSPD)。這是一個(gè)航天器原型，可在不受大氣層和晝夜循環(huán)影響的情況下收集太陽(yáng)能。航天器將利用無(wú)線(xiàn)傳輸方式將太陽(yáng)能送回地球。
地球上的太陽(yáng)能電池板利用光伏效應，將太陽(yáng)光直接轉化為電力。其中，光子撞擊硅光伏電池，導致原子中的電子被擊出，從而產(chǎn)生電流。也可以利用聚光太陽(yáng)能熱發(fā)電(CSP)技術(shù)從陽(yáng)光中收集能量，即利用反射鏡或透鏡聚集陽(yáng)光，讓陽(yáng)光轉化為熱能，最終產(chǎn)生高溫蒸汽，經(jīng)由渦輪發(fā)電機轉化為電力。
2021年，太陽(yáng)能發(fā)電占世界發(fā)電量的4%。
不過(guò)，地球上太陽(yáng)能的一大缺點(diǎn)是只能在白天聚集能量，并且發(fā)電效率受季節和云層覆蓋的影響。這些問(wèn)題在太空中可以避免。
SSPD由三個(gè)部分組成，每個(gè)部分將進(jìn)行單獨的實(shí)驗。第一個(gè)實(shí)驗是可部署在軌超輕復合材料實(shí)驗(DOLCE)，它將測試模塊化航天器的部署。DOLCE是一個(gè)6英尺(約合1.83米)見(jiàn)方的結構，它將測試最終釋放一個(gè)一公里級航天器集群所需的機制。第二個(gè)實(shí)驗是ALBA，它將測試32種不同類(lèi)型光伏電池中哪一個(gè)在太空中最高效。最后一個(gè)實(shí)驗是微波陣列用于功率傳輸的低軌道實(shí)驗(MAPLE)，它將測試利用微波傳輸能量。
不過(guò)，要讓這項新興技術(shù)投入運轉，需要跨越一些重要的里程碑。
氣候科學(xué)家、美國全國大氣研究中心杰出學(xué)者凱文·特倫伯思對《新聞周刊》記者說(shuō)：“在我看來(lái)，最大的挑戰是把太陽(yáng)能傳輸回地球，期間不出現巨大損耗或其他問(wèn)題(比如太陽(yáng)能光柱落到預定區域以外的地方)。”
他說(shuō)：“這在太空中應該不成問(wèn)題，因為太空中沒(méi)有空氣。但只要受到大氣原子(電離層中的帶電原子)和分子的影響，就會(huì )發(fā)生散射的情況。”
特倫伯思說(shuō)，最嚴重的問(wèn)題有可能是水蒸氣引起的，因為水蒸氣吸收陽(yáng)光并產(chǎn)生一些局部熱量。這削弱了能量傳輸及其效率。
他說(shuō)：“地球的一些地區，比如亞熱帶地區，水蒸氣較少，可以提供某種窗口。但我不知道，在旋轉的地球上如何瞄準并有效利用這些窗口?，F在，這個(gè)問(wèn)題在一定程度上可以避免，方法是將太陽(yáng)能轉化為微波能，微波能可以比較容易地通過(guò)大氣傳輸，除非受到雨滴或粒子的影響。在地球上，微波塔被用于在10英里(約合16公里)左右、而不是數百英里范圍內發(fā)射能量。”
他說(shuō)：“一個(gè)很大的問(wèn)題是，太陽(yáng)能四散開(kāi)來(lái)，而不是聚集在一起。利用巨大的天線(xiàn)可以實(shí)現更好地聚集，但即便是這樣，也需要巨大的接收器。”
即使這種技術(shù)被發(fā)現能奏效，一些人也不認為它會(huì )被采納。
太陽(yáng)能電池科學(xué)家、澳大利亞悉尼大學(xué)副教授托馬斯·懷特對《新聞周刊》記者說(shuō)：“我覺(jué)得很難想象這種方法如何能與地球上的光伏發(fā)電進(jìn)行競爭，即使為了提供24小時(shí)供應而把儲能成本考慮在內。”
他說(shuō)：“盡管對未來(lái)的技術(shù)發(fā)展有一些非常樂(lè )觀(guān)的設想，但(歐洲航天局最近委托進(jìn)行的一項成本效益分析)提出，到2045年，其潛在的平準化度電成本(LCOE)將在每千瓦時(shí)3.8至10.6歐分之間。目前地球上的光伏LCOE已經(jīng)在每千瓦時(shí)3歐分左右，而且逐年降低，因此到2045年將遠遠低于這個(gè)價(jià)格。儲能成本也在迅速下降。”
懷特說(shuō)，如果基于太空的太陽(yáng)能電池獲得成功，它們將不得不與現有技術(shù)進(jìn)行競爭，而現有技術(shù)已經(jīng)得到充分認識和實(shí)地證明，成為最廉價(jià)的發(fā)電方式之一，并且走上了一條非?？深A料的成本降低之路。
