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怎样在太空建太阳能电站?

科普小知识2021-11-29 02:30:31
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1968年,美国利特尔咨询公司(Little Consulting Company)太空运营副总经理彼得·格雷泽(Peter Glazer)提出了一个大胆的想法,将太阳能发电厂送入太空,并在太空建造太阳能发电厂,引起了极大的兴趣。

格雷泽在太空建造太阳能发电站的计划没有被*,而是基于科学。格拉泽从事太空业务管理多年,他认为地面上的太阳能发电站目前只接收到太空中1/4-1/5的太阳能,因为大部分太阳光到达地面后被大气吸收或反射。与此同时,地面太阳能电站也受到阴云和雨雪天气的影响。如果太阳能电站建在太空,上述缺点可以避免,太阳能可以充分利用。

然而,格雷泽想要建造的太空太阳能发电站不同于地面上的太阳能热电站。它不将太阳能转化为热能,然后产生蒸汽驱动涡轮发电机组发电。相反,太阳能电池板被用来直接将光能转化为电能。

为了实现这一愿景,有必要开发一颗太阳能卫星,并将其发射到离地面36000公里的轨道上(在这个轨道上,卫星绕地球一周的时间与地球自转一周的时间完全相同),并利用它向人类发射“天火”。

动力卫星配备了巨大的太阳能电池板,可以直接将太阳能转换成电能,然后将电能转换成微波束送回地面。地面微波接收站通过一个巨大的天线将卫星传回地面的微波能量再次转换成电能。

当格雷泽在20世纪60年代末提出这个伟大的想法时,美国*并不感兴趣,因为这将花费很多钱。

到20世纪70年代中期,由于能源危机,格雷泽的计划再次受到关注,美国*投资2000万美元用于研究费用。然而,研究费用很快就用完了,人们的热情再次冷却下来。因为美国科学院估计建造空间站将花费大约50年和3000亿美元。

原来,格雷泽设计的发电站重5万吨,其中仅太阳能电池板的空间面积就超过50平方公里,而向地球输送电力的微波发射天线的直径为1公里。根据计算,美国航天飞机一次可以运送30吨的材料,需要1000多次发射才能将所有发电站设备送上天堂。然而,在20世纪70年代,美国航天飞机还没有正式投入使用,所以人们认为格拉泽的计划在短期内难以实现。然而,进入20世纪90年代后,格雷泽的计划再次激起了科学家们的热情,因为航天飞机重返太空已经成为现实。

1991年8月,来自世界各地的几十名太阳能专家聚集在法国巴黎,讨论太空太阳能发电站的话题。此后不久,美国航天局和能源部宣布,第一个空间太阳能发电站将于1995年在离地面36000公里的地球同步轨道上建造。然后,将在纽约北部建立一个地面微波接收站,有几个足球场那么大,利用微波从空间站接收太阳能,全天24小时可用。然后,微波接收站通过能量转换器将接收到的太阳能微波转换成大约5千兆瓦的电能,并将其发送到纽约州电网。这50亿瓦的电力相当于五座大型核电站的发电能力。

根据美国科学家的说法,到2025年,在21世纪,美国可能会在太空建立一两个太阳能发电站,可以满足美国30%的电力需求。

太空太阳能发电站可以每天发电。它不受地面云层和气候的影响,也不需要能量储存设备。一旦建成,它将成为“一种取之不尽的清洁能源”