从太空发射太阳能

在太空中建立太阳能电池板的计划现实吗?
2023年6月16日

采访

马克·巴雷特,伦敦大学学院能源研究所

从太空看地球,太阳刚刚开始从地球后面出现

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英国政府本周宣布,将为太空太阳能电站的中标项目提供资金。在伦敦科技周的一次演讲中,能源安全大臣格兰特·沙普斯证实,包括剑桥大学、帝国理工大学、玛丽女王大学和布里斯托尔大学在内的8所英国大学以及几家科技公司将分享价值430万英镑的资金来启动这一计划,他说:“我希望英国大胆地去到以前没有国家去过的地方——通过直接从太空获取能源来提高我们的能源安全。”设想是在轨道上建立一个巨大的太阳能电池阵列,在不受大气影响的情况下收集阳光,并且物理空间的限制较少。能量被传送到地球并输入电网。他们说,到2050年,像这样的系统可以产生高达10吉瓦的电力:相当于16座欣克利角C核电站。伦敦大学学院能源研究所的马克·巴雷特说:

马克:他们计划把太阳能板和卫星连接在一起,而不是放在屋顶上。这样做的好处是没有昼夜之分,所以它们可以一直发电。然后电被转换成一种叫做微波的东西,就像你在微波炉里看到的那样。这些能量被发射到地球上,在那里它被一个相当大的特殊天线接收。你知道,你说的是很多平方英里,它们将微波转换回电能并将其送入电网。

克里斯-让我们一步一步来。首先,让我们考虑一下它的规模。这个有多大?

马克:拟议的规模是2千兆瓦,卫星和光伏板的重量可能在2000吨左右。相比之下,太空中最大的东西是空间站,重达400吨。所以这颗卫星要大得多。

克里斯:这样做有多实际?显然有人认为至少投资一些钱来做试点工作是值得的因为他们已经投入了一笔合理的玉米种子资金,不是吗?

马克:事实是,对于系统的所有组成部分来说,把太阳能电池板放在这个规模的太空中,所有这些都是未经证实的。但除此之外,我们还要花费巨大的成本将这些数千吨的设备送入太空。这是人类无法组装的东西。我们将有很多机器人。这是提议的,在太空中有很多机器人,把所有这些东西放在一起。另外,我想补充一点,你屋顶上的太阳能电池板很容易维护。如果几千公里外的太空出了问题怎么办?让机器人上去让它重新工作的可行性如何?

克里斯:从可持续发展的角度来看,只有比我们已经能做的更好的事情才值得去做。现在,考虑到你刚才所说的,我们做了所有这些,碳足迹到目前为止都是赤字,以至于这些事情永远不会收回成本,这有危险吗?

马克:嗯,我们必须迅速减少温室气体的排放,以阻止过度的气候变化。我们需要可靠的电力供应。我们目前用的是太阳能电池板和风力发电机。成本在10年内下降了80%,仅在去年,全球增加的太阳能和风能容量相当于50颗这样的卫星。所以当他们让第一颗卫星工作时,他们认为可能在2040年左右,我们可以建造至少500颗等效的太阳卫星,但在地球上。

Chris -确实,因为如果你只考虑撒哈拉沙漠,如果你只考虑一小部分目前地球上不生产的表面,每天变得非常炎热,比地球上任何其他地方都有更多的阳光,从撒哈拉沙漠运输电力肯定比从太空运输电力更容易。

马克:是的,这一点说得很好。利用远距离传输的太阳能和风能,我们可以将可再生能源的需求和供应分散到非常大的地区。这些都是经过验证的技术,其中大多数已经有50年或100年的历史了。它们是成千上万的。因此,我们知道它们的可靠性。它们主要是由在市场上竞争的私人公司建造的,这样成本就不会太高。然而这些太阳能卫星,他们将不得不,有人估计需要170亿英镑的公共资金才能让第一个运行起来。所以这是一个巨大的金融风险。

克里斯:我们能不能考虑一下从太空带这么多能量下来的可行性?这不会产生一种死亡射线,如果有人驾驶飞机穿过它,他们就会被烤焦。是吗?

马克:嗯,输入到集热器的平均微波辐射只有落在地球上那块地方的平均太阳辐射的两到三倍。一般来说,人们认为在这个卫星系统将运行的强度下,微波不会有明显的危险。我不确定有多少人经历过那种强度的微波。

克里斯:如果我给你170亿英镑,你会花在这上面吗?

马克:不。

克里斯:你会把钱花在别的地方吗?如果有,你会怎么做?

马克:我会把钱花在创新、技术开发等方面,比如电动汽车电池。设备更高效,效率更高,规模小,成本低的热泵。更好的建筑太阳能板,更好的风力发电机,氢气的生产,氨的生产。所有这些都需要创新和发展。它们的市场是巨大的。它们现在或多或少是由私人公司驱动的,它们把它们卖给竞争激烈的市场,而太阳能卫星,你永远不会看到这种情况发生。

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