未來的發電站要上天了

儘管國際油價近來「跌跌不休」，但出於長遠能源安全的考慮以及為減少溫室氣體的排放，人類並沒有減弱對化石能源以外新能源的開發力度。既然風力、核能和太陽能之類的新能源與煤炭、石油和天然氣那樣的傳統能源有較大不同，那麼使用新能源的發電站也必然是全新面貌的，它不再是用鋼筋水泥建成的冷冰冰的廠房，它沒有高聳入雲的大煙囪往天上排出陣陣濃煙，因為未來的發電站，它自己就要上天了。

最近，美國阿拉斯加上空升起了一個貌似巨大的甜甜圈一樣的飛艇，別看它外表笨重，人家可不是用來觀光旅遊的，而是未來空中發電站的雛形。這是美國麻省理工學院的風險投資公司阿爾泰羅能源正在進行的空中發電實驗。眾所周知，風力發電需要的就是大風，然而在平地上很難找到那麼多風力強勁的地方，於是人們把目光投向了天空，高空中的風力比平地上大多了，將飛艇型的風車送到300米的空中，風車就可以穩定發電了，發出的電則通過電纜輸送到地面上。所以也可以說空中發電站的構想受到了中國風箏的啟發。與地面上的普通風車相比，飛艇型風車的發電能力提高了一倍，成本則減少了一半。所以，現在歐美各國都投入巨資爭相開發高空發電技術，競爭極為激烈。阿爾泰羅能源在阿拉斯加進行的實驗就等到了美國農業部等機構的支持，投資額為130萬美元。

日本經濟產業省正在支持一個名為「外太空太陽能發電」的項目。外太空太陽能發電是在距離地面3.6萬公里的同步軌道上運行的人工衛星上安裝巨大的太陽能面板。然後將產生的電力轉化為微波傳回地面，再在地面將微波重新轉化為電力。這種發電方式有不受天氣和晝夜的限制，可以全天候不間斷髮電。此外，由於發電站的主要設備都在外太空，所以地面上的設施可以非常小型，這也符合日本土地狹小的國情。

外太空太陽能發電的構想雖然大膽，但目前還存在一些技術障礙，現有技術下電力和微波之間的轉換效率以及將電波從外太空傳回地面的傳送效率都不高，而相關的設備成本卻非常高，一組100萬千瓦級的設備耗資在1萬億日元以上。為此，日本經濟產業省從2014年9月開始向公開招募的企業和研究機構提供為期3年，每年達2.5億日元左右的援助。目的就是要將傳送電波的接收器的重量降到現有設備的1%，同時將其厚度降到現有設備的10%。同時要把將電力轉化為電波的半導體的效率從目前的70%提高到80%。

從遙遠的太空向地面輸送電力，能否精準送達地面上的天線是關鍵。2014年12月，日本經濟產業省和三菱電機等企業在京都大學啟動了面向太空太陽能發電的首次地面無線輸電實驗。太空系統開發利用推進機構IHIAEROSPACE也參與了該實驗。科學家們將製作模擬從太空向地面輸送電力的小型裝置，將電力轉換成微波，然後用輸送裝置傳輸到約50米外的電力接收天線上。實驗的目的就是要驗證能否精確控制電波的方向以及高效地將電波轉換成電力等技術。日本經濟產業省計劃在2030年代後半期進行太空輸電實驗，在2040年代之後推向實用化。為實現上述目標，日本將在今年制定具體的進度表。可見，未來的發電站要飛上天甚至飛到外太空都不是夢想。（本報記者嚴聖禾）

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