《空间太阳能电站:电动汽车或能随时随地充电,不再有“断粮”之忧》

  • 来源专题:能源情报网信息监测服务平台
  • 编译者: guokm
  • 发布时间:2021-03-08
  • 在可以预见的未来,电动汽车或将告别因电量耗尽在高速上“趴窝”的悲剧。全国空间探测技术首席科学传播专家庞之浩表示,如果我国建成空间太阳能电站,电动汽车或能随时随地充电,不再有“断粮”之忧。


    全国人大代表、中国航天科技集团五院中国载人航天工程飞船系统总设计师张柏楠曾向科技日报记者介绍,我国已在开展太阳能电站具体研究工作,其在技术原理上已没有太大问题。

    人类对太阳能的利用已普及,但太阳能在地面的利用率并不高,其会受大气、天气、时段等影响,同时能量密度变化巨大,很不稳定。

    而宇宙中的太阳能却非常充裕。庞之浩说,如果在大约3.6万公里高度的地球同步轨道上建设太阳能电站,太阳光线不会被大气削弱,也不受季节、昼夜变化影响,99%的时间内可稳定接收太阳辐射,且其强度是地面的6倍以上。

    中国航天科技集团五院研究员王立表示,与化石能源相比,空间太阳能是一种高效、持久、清洁的能源。在宇宙运行的空间太阳能电站可以大规模收集、转化太阳能,并以无线方式将电能稳定传输到地面电网,发电量与地面核电站相当。

    庞之浩说,空间太阳能电站发展的核心应用目标,是为地面提供大规模商业化的电力供给。由于覆盖面积广、电力传输灵活,该技术能对偏远地区、受灾地区以及重要设施等进行定向或移动供电,为改善电力能源结构及供电方式提供创新方案,社会效益极高。

    空间太阳能电站还能为“可视”范围内的航天器供电,使航天器摆脱巨大的太阳能电池翼,并大大增加功率水平、控制精度,还能作为深空探测能源系统的候选方案。未来还可以利用它进行空间燃料生产以及空间加工制造,实现空间工业发展。

    记者从中国航天科技集团五院了解到,我国自2008年起将空间太阳能电站研发工作纳入国家先期研究规划。近年来,提出了平台非聚光型、二次对称聚光型、多旋转关节以及球型能量收集阵列等空间太阳能电站方案,同时在无线能量传输等关键技术方面取得了重要的进步。当前,我国在空间太阳能电站研究方面初步实现从“跟跑”到“并跑”,成为国际上推动空间太阳能电站发展的重要力量。

    不过,空间太阳能电站的建设面临重大技术挑战,其在重量、尺度方面远超现有航天设施,被称为新时期航天和能源领域的“曼哈顿工程”。从建设到运营,都需要巨额投资、广阔市场及环境、政策等因素配合。

    目前,国内已有几十家科研院所、高校和企业在进行空间超高压发电输电、高效无线能量传输、超大型空间结构在轨装配等关键技术的研究。2019年,我国首个空间太阳能电站实验基地在重庆启动建设,名为“逐日工程”的空间太阳能电站系统项目也在西安电子科技大学启动。

  • 原文来源:http://www.nengyuanjie.net/
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    • 编译者:guokm
    • 发布时间:2019-02-19
    • 开电动汽车回家,近年成为春运模式中许多人的“新挑战”。拥堵的高速公路上,不乏趴窝的电动车身影。 这样的悲剧有望杜绝。全国空间探测技术首席科学传播专家庞之浩13日向科技日报记者表示,如果我国建成空间太阳能电站,电动车或能随时随地充电,不再有“断粮”之忧。 当然,空间太阳能电站的应用远不止如此。它的作用有多大,离我们的生活还有多远?庞之浩进行了介绍。 用之不竭的清洁能源 人类对太阳能的利用早已普及,但太阳能在地面的利用率并不高,其会因大气的吸收和散射,以及云雨、季节、昼夜更替的影响而衰减。同时能量密度变化巨大,很不稳定。 太空中太阳能却非常充裕。庞之浩说,如果在大约3.6万公里高度的地球同步轨道上建设太阳能电站,太阳光线不会被大气减弱,也不受季节、昼夜变化影响,99%的时间内可稳定接收太阳辐射,其强度是地面的6倍以上。通过空间向地面进行能量的定点传输,可为人类提供用之不竭的清洁能源。 空间太阳能电站发展的核心应用目标,是为地面提供大规模商业化的电力供给。庞之浩说,由于覆盖面积广,其可以向偏远地区、海岛和灾区供电,还可以灵活用于地面移动目标供电。 同时,空间太阳能电站能为“可视”范围内的航天器供电,使航天器摆脱巨大的太阳能电池翼,并大大增加功率水平和控制精度。它也能作为深空探测能源系统的候选方案,未来还可以利用它进行空间燃料生产以及空间加工制造,实现空间工业发展。 此外,空间太阳能电站还能收拾传统能源造成的“烂摊子”。庞之浩说,石化能源的利用引起了全球气候变暖,随之频频产生台风、龙卷风等恶劣气象。将空间太阳能电站的巨大能量传输到台风所在区域,可以改变台风的温度分布,破坏其形成过程。 面临多项技术挑战 庞之浩介绍,空间太阳能电站的主要工作原理是:太阳能发电装置将太阳能转化成为电能;能量转换装置将电能转换成微波或激光等形式,并利用发射装置向地面发送波束;地面接收系统接收空间传输的波束,通过转换装置将其转换成为电能接入电网。 “目前其技术原理已没有太大问题。”庞之浩说,近年来太阳能发电效率、微波转化效率以及相关航天技术取得了很大进步,为下一步发展奠定了基础。但空间太阳能电站作为一个宏大的空间系统,在许多技术方面都有待突破。 例如,目前人类最大的航天器――国际空间站重400多吨,而一个工业级空间太阳能发电站重达上千吨。如何建设?有国内专家建议,先将空间太阳能电站的建造材料发射到太空,建立“太空工厂”,通过3D打印技术将所需组件打印出来,再通过太空机器人进行组装。这是目前的研究方向之一。 长期运行的安全性也是重要问题。庞之浩说,长期微波辐射下对生态、大气、生物体等的影响问题,有待深入研究。 此外,空间太阳能电站的建设对新材料、高效能量转化器件、超大型航天器结构及控制技术、在轨组装维护技术等都提出了很大挑战。 由于在重量、尺度方面远超现有航天设施,空间太阳能电站被称为新时期航天和能源领域的“曼哈顿工程”。自1968年相关概念被提出,美国政府和企业已投入近亿美元,实施了多项研发计划;日本将其正式列入国家航天长期规划;俄罗斯、印度、韩国、欧空局等也在开展相关研究。 2008年,我国将空间太阳能电站研发工作纳入国家先期研究规划,近年来提出了平台非聚光型、二次对称聚光型、多旋转关节以及球型能量收集阵列等方案,同时在无线能量传输等关键技术方面取得了重要进展。当前,我国在空间太阳能电站研究方面初步实现从“跟跑”到“并跑”,成为国际上推动空间太阳能电站发展的重要力量。 中国航天科技集团公司五院科技委主任李明曾向记者表示,如能保持并进一步加大研发力度,我国有望成为世界首个建成有实用价值空间太阳能电站的国家。 记者了解到,我国首个空间太阳能电站实验基地近日在重庆启动建设,计划在2021年至2025年建设中小规模平流层太阳能电站并发电;2025年后开始大规模空间太阳能电站系统相关工作。西安将建设空间太阳能电站系统项目地面验证平台,将用于对空间太阳能电站功能与效率的系统验证。 根据有关专家组论证建议,我国应力争在未来十余年完成空间超高压发电输电及无线能量传输试验验证,实现“2030年开始建设兆瓦级空间太阳能试验电站,2050年前具备建设吉瓦级商业空间太阳能电站的能力”的中、远期目标。
  • 《意大利研制出“向日葵”电动汽车太阳能充》

    • 来源专题:中国科学院文献情报先进能源知识资源中心 |领域情报网
    • 编译者:guokm
    • 发布时间:2018-11-15
    • 据外媒报道,意大利的Ilenia Zambelli和Fabrizio Marcoccia为电动汽车设计并制造了一个太阳能充电器原型,并且在罗马举行的Maker Faire进行了展示。使用这款太阳能充电器能免费随时为电动汽车充电。 \ 从太阳能充电器的照片来看,充电器主要呈片状方形,边缘为橙红色,它被安装在了电动自行车的上方,像伞一样撑着。Ilenia Zambelli表示,该充电器的灵感来自向日葵,因而制成花瓣状,能够跟随太阳转动,产出最大的能量,并且结合使用了方位角和天顶的算法。此外,该充电器是通用的,可针对不同种类的电池进行定制,可为电动自行车、摩托车、汽车和船只提供动力。 目前,电动汽车在再次充电之前可行驶60至100公里。Ilenia Zambelli表示,使用该款充电器可以随意使用免费的太阳能随时随地为电动汽车充电。根据该款充电器电池的容量,该充电器可在两个半小时内为电动汽车充满电,其特殊之处在于,无论车辆在行进中还是静止时,都可进行充电。 实际上,人类对太阳能充电器的探索很早就开始了。1883年,第一块太阳能电池Charles Fritts制备成功。1954年,第一个太阳能电池在美国贝尔实验室诞生。至今,太阳能电池进入了第三代发展期,即薄膜化,转换效率高和原料丰富且无毒。 据2018年电动汽车展望报告的调查结果,预计到2025年,全球可再生能源市场市值将达2.152903万亿美元。在预测期内,就收入而言,预计仅太阳能市场就将以最高为13.4%的年复合增长率增长。此外,智能城市的可持续发展也得到了太阳能的支持。