让再生能源迎来“新的高度”?中国正计划领衔全球,于 2030 年建造出放置在高空轨道的太阳能发电站,不像地表太阳能电站受到日照时数限制,位于 36,000 公里高的电站将不受大气层、昼夜、季节变化干扰,达到真正“取之不尽”的发电目的。
太空太阳能(Space-based solar power,SBSP)又称太阳能发电卫星、轨道发电机,科学家事实上自 1970 年代早期就已开始构想这类型太阳能发电系统。
中国太空技术研究院(China Academy of Space Technology,CAST)研究员 Pang Zhihao 指出,位于太空中的太阳能电站 99% 时间都能源源不绝供应能源,发电强度是地面型太阳能厂的 6 倍。
在 2021~2025 年间,中国首先会建造并发射中小型太阳能发电站到平流层测试成效;2030 年进入下一阶段,开始建造 MW 级实验太空太阳能发电站,发射到约 36,000 公里高的地球静止轨道(GEO)上;2050 年前则正式打造 GW 级商业用太空太阳能发电站,投入营运。
不过中国能否克服这道愿景的技术挑战?首先,科学家预估一座太空太阳能发电站重量高达 1,000 吨,但载着科研仪器与太空人在近地轨道绕行的国际太空站(ISS)总重也才 400 吨,届时恐怕要耗费无法计数的资金与时间将所有设备打上天空。
NASA 也曾指出太空太阳能技术存有太多障碍,要在轨道上布置如此庞大的设施所费不赀,我们也没有相关大型计划的经验。对此,中国科学家设想可以利用 3D 打印技术,直接在太空建造发电站,省去靠火箭慢慢运载设备的成本。
至于太阳能转换成电能后,以微波或激光光束传回地球,然后经地面接收系统并入电网,但研究人员表示,需厘清太空电站长期的微波辐射对大气与地球生态安全的疑虑。此外,定向能量束的强度足以灼伤人体,一旦高空卫星遭骇客入侵,原本用来传递太阳能量的射束就可能遭受控制,射往其他国家甚至高密度人口的大城市,造成重大伤害。
不只中国,日本已经研究太空太阳能发电 10 年,印度、欧洲等国亦有涉猎,然而至今都还没有明显进展。不过中国太空计划年度预算为 80 亿美元,仅次于美国,配合该国追求成为太空大国的野心,也许太空发电有机会成为现实?
- China wants to put a solar farm in space by 2025
- Plans for first Chinese solar power station in space revealed
(首图为太空太阳能示意图,来源:wikipedia)