太空發電是什麼?它怎麼把電送到地球

時間 2021-10-14 23:07:24

1樓:匿名使用者

你好!太空發電站是指在衛星上安裝龐大的太陽能電池板,將太陽能直接轉化成電能,再把電能轉化為微波束髮回地面重新轉化成電能。一個標準接收站的發電功率可達50億瓦,相當於5個大型核電廠的發電量。

當人們為地球上煤炭、石油等能源的日漸減少和消耗能源帶來的全球變暖問題煩惱時,一些科學家把尋找新能源的目光投向了浩瀚太空。美聯社援引美國五角大樓近期公佈的研究報告指出,太空太陽能有望成為一種具有利用價值的新能源。科學家設想,通過向太空發射帶有能量蒐集裝置的衛星,並將其蒐集的能量轉化為微波傳送回地球,再轉化為直流電,從而為人類提供「廉價、清潔、安全、可靠、可持續、可增加」的能源。

太陽1小時釋放的能量,可供人類使用1萬至10萬年,而通常太陽輻射到地球上的全部能量約為18萬兆瓦,相當於每年燃燒90兆噸優質煤的熱量。直接把太陽能變成電能的太陽能電站,目前發電率已經超過30%。把太陽能電池排成大面積的陣列,可以開動汽車,小型飛機,或給電視機、燈塔供電。

但在地面上接收太陽能由於受到黑夜,陰天和大氣層的影響,接收能力很有限。人類如何更有效地利用來自太陽的、無汙染的能源呢?科學家們認為,最佳的方法是建立太空太陽能電站。

在大氣層以外的宇宙空間,太陽能比地面上強烈得多。在地面上,一平方米內接收到的太陽能最多不足1000瓦,在大氣層以外,卻可達1.4萬瓦。

這樣,科學家們設計了一種太陽能發電衛星,它可以隨時跟隨太陽,接收太陽能。在35800公里高的衛星軌道上,沒有空氣,沒有晝夜,沒有四季之分,更沒有陰雲遮日,因此發電效率就高多啦!   科學家們認為比較可行的太空輸電途徑就是利用微波系統。

微波是一種電磁輻射,可以通過地球的大氣層傳輸,其能量損失很小,在良好的氣象條件下,通過微波將電能傳輸回地面,電能僅損失2%。   設計中的太陽能蒐集轉換器可大啦!它長5.

5公里,寬4.4公里,上面佈滿了太陽能電池。一顆發電衛星可以攜帶兩個太陽能蒐集轉換器。

組裝這樣大的發電衛星可不容易。一顆發電衛星重量達1億千克,在宇宙中組裝這樣一個龐然大物,必須使用太空梭和許多高技術。估計這一計劃將在21世紀成為可能。

那時,它將對人類產生能源利用上的一次革命性變化,而且也會給交通、航空航天等領域帶來輝煌。例如,為改善地球環境,在21世紀將會出現大量的電動汽車,通過接收束能的裝置,就可在任何時刻源源不斷地獲得能源。束能飛機可直接利用太空發電站發出的電能,而無需再要地面對其供能。

如果利用同步衛星技術建立起環球太空發電站的供電系統,甚至可使飛機永遠在地球上空航行。尤其在航天活動中,更是為航天器能源供給提供了一條極佳的途徑。通過束能的利用,可以減少甚至取消航天器攜帶的燃料,從而大大提高航天器的淨載重量。

  21世紀,人類將會獲得太空發電站帶來的好處。

2樓:匿名使用者

建設太空太陽能發電站的設想早在2023年就有人提出,但直到最近人類才開始真正將之付諸行動。日本可謂此專案的先驅者之一,該專案預計耗資210億美金,發電量能達到十億瓦特,能供29.4萬個家庭使用。

太空中的陽光強度要比地面大5-10倍。太陽能發電技術可提供恆定而沒有汙染的能量,這與地面上斷斷續續、受雲層遮蓋影響較大的太陽能利用方式有很大區別,而且不會象燃料電廠那樣排放汙染物,也不會象核電站那樣產生放射性廢料。太陽能發電技術之所以能成為一項革命性技術,就在於這種技術所改變的將是能源的整體格局。

自從二十世紀六十年代以來,人類就從科學角度論證了太陽能發電技術的可行性,而從太空軌道往地面發射微波的概念也證實是可行的。例如,用一系列太陽能通訊衛星就能夠夜以繼日地向地面接收站發射各種頻率的電磁波,以接通移動**或把電視訊號中轉給天台上的碟形天線。可是,能否把從太空上發射來的太陽能轉變成可以進入輸電網中的電能,則還沒有例項。

去年,美國和日本兩國的科研人員已跨越了太陽能發電技術的一個重要門檻,他們在夏威夷兩座相距90英里的海島上,成功實現了微波級能量的無線遠距傳輸,這個距離相當於從太空軌道傳送能量到地面所要穿透的大氣層厚度。 近些年來,與太陽能發電技術有關的其他多種技術也取得了重大進展。大約十年前,光電效率(即光能轉換成電能的轉換率)只有10%,而現在已經能達到40%。

衛星技術也得到了改進,其中的全自動計算機系統以及先進的輕質建材也取得了飛躍性的進步。 被俘獲的太陽能就在衛星上被轉換成含有能量的電磁波,即特定波段的微波。為傳送到地面,微波的理想頻率應為2.

45gh(千兆赫)或5.8gh,這兩個波段都處於紅外線與fm/am無線電訊號之間,最容易穿透大氣層,但在穿越大氣層過程中仍有部分能量損失,不過物理學家還不知道確切的損耗率是多少。 微波能將在空中形成一道無形的微波柱,直徑大約為一英里或兩三公里。

地面上有依網格化排列的橢圓形天線,叫做網格天線,佔地面積與微波柱相當,專門接受微波能,轉換後即可送往傳統的輸電網。

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