太空建電站：理想離現實有點遠

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近日，有媒體報道稱，為有效消除化石能源燃燒引起的霧霾，減少溫室氣體排放，徹底解決能源危機，有航天專家提議，中國應在距離地面3.6萬公里的地球同步軌道建造太陽能電站。

疑問：

在太空建造太陽能電站的計劃是否可行？能否真的有助于解決能源危機？

解答：

太空太陽能電站通過太陽能電池板吸收陽光，然后以微波的形式把太陽能傳送到地面，地面的微波接收機將太陽能轉化為電能。早在上世紀60年代，這種設想就已被提出。

“在太空，光照強度很高，而且太陽能電池板不需要清洗，發電效率比較高。現在，有人把這個概念重新提出來，主要是為了應對氣候變化和化石能源對環境造成的污染破壞。”自然資源保護協會（NRDC）能源、環境與氣候變化高級顧問楊富強告訴《中國科學報》記者。

修建太空太陽能電站的初衷是好的，而且理論上似乎可行，但從當前技術發展的現狀看，存在的瓶頸仍不容忽視。

“太陽能電站需要大面積的太陽能電池板，電池板如何展開、能量如何傳輸都可能存在問題。”北京航空航天大學宇航學院副院長、航天飛行器技術系主任黃海表示。此外，電池板的柔性、變形及其大小、拼裝、重量等很多方面也需要考慮。這些將導致太空太陽能電站的建造成本非常高。

對于在太空軌道運行的太陽能電站而言，姿態控制十分重要。“姿態控制是指太陽能電站的帆板為垂直對準太陽光，并且需要根據光照改變帆板的朝向。”黃海稱，因為帆板面積很大，控制帆板的朝向有一定難度。

北京航空航天大學宇航學院教授董云峰則認為，能量傳輸是建造太空太陽能電站的核心問題。“現在能量傳輸問題還沒有完全解決。無論是激光傳輸，還是微波傳輸，能量傳輸的距離都很有限，且傳輸效率不高。這方面還沒有得到突破。”

董云峰告訴記者，能量傳輸是一個系統概念，由傳輸距離、傳輸效率以及傳輸設備的重量等構成一個系統，而當前系統技術尚不成熟。“目前，還未有技術證明在這么遠的距離仍能保證很高的傳輸效率。”

“太空太陽能電站需要通過火箭運輸，其本身的重量受到限制。把能量傳下來，需要傳送設備，在地面要建立相應的接收系統，同時要保障傳輸精度。這些問題得到解決后，還要考慮太空太陽能電站在經濟上是否能與地面的發電設備形成競爭。只有形成競爭，太空太陽能電站才有價值。”董云峰說。

當前，我國大力發展清潔能源，減少傳統能源使用。建造太空太陽能電站，能在多大程度上有助于解決能源問題？

“我國的太陽能產業發展完善，產業鏈完整，太陽能光伏發電的技術水平在世界上居于領先地位。”合肥工業大學能源研究所所長蘇建徽告訴記者。

據了解，太陽能是一種密度低、隨機性的能源，太陽能發電的發展受占地面積和地理環境的限制。當前，太陽能發電占總發電量的比重還很小，甚至不足1%。

同時，太陽能的持續和規模化發展，應當與儲能結合。蘇建徽表示，雖然當前電池成本比較高，但發展前景良好。“當電池的解決成本和壽命問題被解決時，太陽能將會有更廣闊的發展空間。”蘇建徽強調。

楊富強則認為，雖然蓄電池是儲存太陽能的最簡單辦法，但廢電池仍對環境構成威脅。“可通過電解水，把生成的氫氣儲存起來。另外，利用太陽能和其他可再生能源電廠作為基荷，使用天然氣、煤電廠等來調峰，以新能源為主，傳統能源為輔。”

“未來可能是氫能的時代。”蘇建徽說，氫能以及甲烷、乙醇等生物質能將有廣闊的發展空間。

實際上，不僅僅是太陽能，其他的清潔能源也處于大力發展中。“受控核聚變技術一直處于世界的關注和研究之中。如果受控核聚變技術研究獲得突破的話，未來能源問題就解決了。”蘇建徽表示。（郭爽  單鵬）