美媒：人类即将开始从太空收集能源

本文转自：参考消息网

据美国《新闻周刊》网站1月5日报道，美国加州理工学院的研究人员将太阳能电池板送入太空，从轨道上收集太阳能，从而创造了可再生能源历史。

1月3日，加州理工学院的研究人员成功发射了太空太阳能演示器（SSPD）。这是一个航天器原型，可在不受大气层和昼夜循环影响的情况下收集太阳能。航天器将利用无线传输方式将太阳能送回地球。

地球上的太阳能电池板利用光伏效应，将太阳光直接转化为电力。其中，光子撞击硅光伏电池，导致原子中的电子被击出，从而产生电流。也可以利用聚光太阳能热发电（CSP）技术从阳光中收集能量，即利用反射镜或透镜聚集阳光，让阳光转化为热能，最终产生高温蒸汽，经由涡轮发电机转化为电力。

2021年，太阳能发电占世界发电量的4%。

不过，地球上太阳能的一大缺点是只能在白天聚集能量，并且发电效率受季节和云层覆盖的影响。这些问题在太空中可以避免。

SSPD由三个部分组成，每个部分将进行单独的实验。第一个实验是可部署在轨超轻复合材料实验（DOLCE），它将测试模块化航天器的部署。DOLCE是一个6英尺（约合1.83米）见方的结构，它将测试最终释放一个一公里级航天器集群所需的机制。第二个实验是ALBA，它将测试32种不同类型光伏电池中哪一个在太空中最高效。最后一个实验是微波阵列用于功率传输的低轨道实验（MAPLE），它将测试利用微波传输能量。

不过，要让这项新兴技术投入运转，需要跨越一些重要的里程碑。

气候科学家、美国全国大气研究中心杰出学者凯文·特伦伯思对《新闻周刊》记者说：“在我看来，最大的挑战是把太阳能传输回地球，期间不出现巨大损耗或其他问题（比如太阳能光柱落到预定区域以外的地方）。”

他说：“这在太空中应该不成问题，因为太空中没有空气。但只要受到大气原子（电离层中的带电原子）和分子的影响，就会发生散射的情况。”

特伦伯思说，最严重的问题有可能是水蒸气引起的，因为水蒸气吸收阳光并产生一些局部热量。这削弱了能量传输及其效率。

他说：“地球的一些地区，比如亚热带地区，水蒸气较少，可以提供某种窗口。但我不知道，在旋转的地球上如何瞄准并有效利用这些窗口。现在，这个问题在一定程度上可以避免，方法是将太阳能转化为微波能，微波能可以比较容易地通过大气传输，除非受到雨滴或粒子的影响。在地球上，微波塔被用于在10英里（约合16公里）左右、而不是数百英里范围内发射能量。”

他说：“一个很大的问题是，太阳能四散开来，而不是聚集在一起。利用巨大的天线可以实现更好地聚集，但即便是这样，也需要巨大的接收器。”

即使这种技术被发现能奏效，一些人也不认为它会被采纳。

太阳能电池科学家、澳大利亚悉尼大学副教授托马斯·怀特对《新闻周刊》记者说：“我觉得很难想象这种方法如何能与地球上的光伏发电进行竞争，即使为了提供24小时供应而把储能成本考虑在内。”

他说：“尽管对未来的技术发展有一些非常乐观的设想，但（欧洲航天局最近委托进行的一项成本效益分析）提出，到2045年，其潜在的平准化度电成本（LCOE）将在每千瓦时3.8至10.6欧分之间。目前地球上的光伏LCOE已经在每千瓦时3欧分左右，而且逐年降低，因此到2045年将远远低于这个价格。储能成本也在迅速下降。”

怀特说，如果基于太空的太阳能电池获得成功，它们将不得不与现有技术进行竞争，而现有技术已经得到充分认识和实地证明，成为最廉价的发电方式之一，并且走上了一条非常可预料的成本降低之路。