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天基太阳能迈出了第一步

时间:2023-09-26   访问量:95

太阳能近年来一直在蓬勃发展,2022 年全球装机容量升至 3,372 吉瓦。国际可再生能源机构报告称,仅 2022 年就安装了 295 吉瓦。根据国际能源署的数据,这是所有可再生能源技术中发电增长第二大的,仅次于风能,但为了实现到 2050 年净零排放的目标,从 2022 年开始,太阳能发电必须以年均 25% 的速度增长。2030年。

太阳能和其他可再生能源将继续增长,但最终改变游戏规则的是天基太阳能(SBSP)的发展。对许多人来说,这似乎仍然是天上掉下来的馅饼,但将卫星送入轨道并将能量传回地球的首次努力已于 6 月成为现实。今年早些时候推出的太空太阳能原型机展示了在太空无线传输电力并将可检测电力传回地球的能力。首次。

SBSP 实现可行性还有很长的路要走,但每项新技术都有起点,SBSP 有潜力从根本上改变太阳能,从间歇性电源转变为稳定的发电选项,提供比世界消耗更多的能源。这是一个很大的主张,但是美国国家航天协会声称,SBSP 的潜力使所有其他能源的总和相形见绌。

从太空收集和传输太阳能的卫星可以 24/7 全天候工作,而无需处理地球自转将白天分为黑夜(当太阳能处于休眠状态时)。从本质上讲,该概念使用太阳能电池板在太空中收集太阳能,反射器将太阳辐射引导到太阳能电池板上,然后使用微波或激光将其传回地球。

停止开发的加州理工学院卫星是由该校的太空太阳能项目于一月份设计并发射的。它是由布伦电气工程和医学工程教授 Ali Hajimiri 领导的团队开发的,他也是该项目的联合主任。加州理工学院研究科学家 Austin Fikes 在今年早些时候的ASME Techcast中描述了该项目。

它被称为太空太阳能演示器,拥有正在太空测试的三项技术。MAPLE(全称为 Micorwoave 电力传输低轨道实验阵列)是成功地将电力从太空传输到地球(特别是加州理工学院)的系统。研究人员表示,它由一系列灵活的轻型微波功率发射器组成,这些发射器由使用低成本硅技术构建的定制电子芯片驱动。

成功取决于设备足够轻,以最大限度地减少发射到太空所需的燃料量,并且足够灵活,可以折叠成可以安装到火箭上的组件。保持低成本是该项目的一大推动力。哈吉米里在一份声明

中表示:“据我们所知,没有人能够在太空中展示无线能量传输,即使是使用昂贵的刚性结构。” “我们正在利用灵活、轻量的结构和我们自己的集成电路来做到这一点。这是第一次。” 回到地球,众议员凯文·穆林

(加利福尼亚州民主党)提出了众议院科学委员会通过的一项修正案,将 SBSP 添加到 NASA 和能源部协调研究和开发的领域列表中。美国国家航天协会政策经理乔纳森·达格尔 (Jonathan Dagle) 在接受采访时表示,这是自 20 世纪 70 年代以来首次在立法中讨论天基太阳能的想法。

穆林在委员会中指出,日本、中国、欧洲航天局和英国都在研究这项技术并考虑进行太空演示。

“许多曾经使这种能源成为科幻小说作品的技术现在比以往任何时候都便宜得多,也更容易部署,使其触手可及,”穆林说。但这项有前景的研究最终变得大规模可行并非不可避免。仍有科学和工程障碍需要克服。”

火箭技术的进步正在帮助人们重新燃起对该技术的兴趣。在沙漠或大型平屋顶上安装太阳能电池板比将其送入太空要便宜得多。但可重复使用的火箭和更高效的有效载荷正在降低发射成本,使升空和进入太空的成本变得更便宜。

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