12月23日上午,“空間太陽能電站系統項目”啟動儀式暨高峰論壇在西安電子科技大學北校區舉行。全球首個全系統、全鏈路太陽能電站地面驗證中心將落地西安。
陜西省副省長趙剛出席啟動儀式并發表講話。重慶大學楊士中院士、西安交通大學盧秉恒院士、國防科工局探月中心總設計師吳偉仁院士、西安電子科技大學段寶巖院士等出席啟動儀式。
啟動儀式上,段寶巖院士就該項目承擔的研究內容、關鍵技術節點、技術指標及成果等內容進行了匯報。西電“空間太陽能電站系統”陜西省重點實驗室、“空間太陽能電站系統”交叉研究中心在儀式上揭牌。
西安電子科技大學副校長李建東與西安市經開區管委會主任錢虎威共同簽署西安電子科技大學與西安經開區管委會合作共建“逐日工程”的協議。經開區將支持西電在經開區建設空間太陽能電站系統研究基地,包含空間太陽能電站系統地面驗證中心、空間太陽能電站系統研究創新中心和空間太陽能電站系統成果轉化中心等,開展空間太陽能電站地面驗證系統研發工作。
太空可接收的太陽能是地面10倍
如果聚光比達到10,就是地球100倍
段寶巖院士介紹,據國際權威機構的統計,煤炭還能用110多年,化石燃料(石油和天然氣)還能用五六十年。為此,需要人類抓緊尋找可持續、無污染、低成本的替代能源。地面每平方米可以接收140瓦的太陽能,而太空每平方米可以接收1400瓦。如果聚光比達到10的話,就是地球的100倍。而太陽壽命還有50億年,太陽到達地球的能量僅為太陽發出能量的16億分之一,有很多能量我們還沒有使用。
美國、日本、歐洲都已提出了自己的方案并進行了試驗。在我國,2013年底,段寶巖院士聯合重慶大學楊士中院士,就加強我國空間太陽能電站關鍵技術攻關事宜,寫信給習近平總書記,得到總書記批示。國家工信部、發改委、科技部、總裝備部等16個部委2014年組織120余位專家進行系統論證,提出了我國發展空間太陽能電站的發展規劃與路線圖。五年來,段寶巖院士帶領團隊扎扎實實開展了系統性的研究工作,初步完成了室內驗證。
據悉,我國“空間太陽能電站”的規劃是“三小步”、“兩大步”。“三小步”就是地面、浮空試驗,空間電能管理,天地無線能量傳輸試驗;“兩大步”就是進行MW級系統試驗驗證,建造GW級商業電站。項目中期規劃為2015-2030年,遠期規劃為2030-2050年。
“空間太陽能電站”由三大部分組成:太陽能收集器、微波傳輸、地面接收與轉換。要經過三次能量轉換:太陽能→電能→微波→電能,然后送到千家萬戶。利用“太空電站”,在民用方面,可以對島礁、邊遠地區、災區供電,還可以干預臺風強度和方向,使它少影響我們國家的沿海地區。
該項目旨在將地球靜止同步軌道上的太陽能,通過新的工程技術手段有效采集,并傳輸到地面成為電能供使用的系統。項目的地面驗證實驗室建在西電。目前,工業和信息化部對該項目提供重大基礎研究支持,科技部列入重大研發計劃。經段寶巖院士提議并討論,學校將“空間太陽能電站系統項目”命名為“逐日工程”。
重慶璧山已建實驗基地
進行微波傳輸前期模擬和驗證
據專家介紹,理論上如果在地球靜止軌道上部署一條寬度為1000米的太陽能光伏電池陣環帶,假定其轉換效率為100%,那么它在一年中接收到的太陽輻射通量約等于目前地球上已知可開采石油儲量所包含的能量總和。
位于太空的太陽能電站發好了電,將通過微波傳輸回地面。據悉,重慶璧山也已經設了實驗基地,在進行微波傳輸的前期演示模擬和驗證。
另據吳偉仁院士介紹,未來我國要在月球建設科研站,能源供給問題必須要考慮。作為解決方案之一的微波無線能量傳輸技術的研究目標包括:建立遠程高效大功率微波無線能量傳輸演示驗證系統,在公里距離實現百瓦級微波能量傳輸;滿足極區坑底探測器以及月面用能終端的需求,并不斷提升性能,不斷滿足月球科研站的需要。
利用3D打印技術可實現太空制造
西安交通大學盧秉恒院士介紹,在太空建太陽能電站意義重大,能源一旦能實現太空無線傳輸,將來汽車可以邊跑邊充電,無人飛機也可一直在天上飛。但空間太陽能電站還需要解決不少制造方面的問題,而3D打印技術可以提供很多幫助。
將來要建的GW級的太空電站質量達萬噸,受火箭運載能力和火箭發射罩尺寸的限制,即便是按目前我國正在研制的最大運量的載重火箭,也需要發射二百多發才可以。如果利用3D打印技術,則可以利用月球甚至小行星上的資源,實現在太空或月球制造大型部件,這可以為空間太陽能電站計劃的實施節省不少成本。
在太空利用3D打印技術,由于良好的真空環境、微重力、低溫等特點,可以“打印”出尺寸特別大的部件,材質在某些性能上也會比地面上制造的更好,甚至利用激光熔煉可以熔煉出地球上沒有的合金。2014年,國際空間站已經利用3D打印技術打印出了第一把“太空”工具——扳手,將來可以用星球現有的材料打印建筑。 記者 馬虎振
編輯: 羅亞秀
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