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日本零碳终极武器——太空光伏发电

2021/02/15

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脱碳经济

      “太空光伏发电(SPS)”是指利用分布在太空的光伏电池板来发电,并通过微波向地面传输电力的技术。20世纪80年代,日本京都大学的松本纮(现为理化学研究所理事长)开始在日本进行相关研究。他的学生筱原真毅教授继承了老师的研究热情,日本政府也以2050年投入实用为目标开始行动。在中国紧追猛赶的背景下,日本能否在这项新一代能源领域取得成果呢?

   

太空光伏发电示意图

   

      用微波炉为电视机供电的罕见实验受到了关注。在京都大学教授筱原真毅的研究室里,为防止电磁波泄露,实验室被尖刺状的屏蔽结构覆盖。当由微波炉改进而成的设备把微波传输房间中央没有插电源的电视机时,屏幕上显示出了影像。电磁波一般通过振动来承载并传递信息,但通过提高输出功率,可以传输电力本身。

 

      无线输电已有100多年的研究历史

 

      关于无线输电,美国物理学家尼古拉·特斯拉(Nikola Tesla,美国特斯拉公司名称来源于此)在19世纪末就进行过输电试验,旧日本军队也曾实施过将磁控管转用于军事用途的试验,荷兰飞利浦公司申请了用微波炉为手机快速充电的专利,各种研究已持续了100多年。

 

      用电磁波传输电力的技术被认为很难达到实用水平,一直停留在基础研究阶段,但目前终于进入实用化阶段。为了让企业等能够在业务中运用无线供电技术,日本总务省将为其分配电磁频谱。松下和欧姆龙等企业正在开发无电池物联网终端,目标是实现商用化。

 

      在美国,初创企业在这一领域处于领先。其中Ossia公司自主开发出了让波束进行反射来避开障碍物的“COTA”技术,并展示了可以通过手机壳为iPhone充电的技术。Powercast公司在亚马逊上销售的“Wireless Charging Grip”(无线充电手柄),可以无线为任天堂游戏机“Switch”的手柄充电,售价约150美元。

 

      通过波束从太空输送电力

 

      通过电磁波传送电力的可能性并不仅限于数字产品。提高微波的输出功率,以波束的形式进行照射,将其当做输电线一样使用,这样的终极清洁能源计划正在推进之中。那就是太空光伏发电项目,太空的人造卫星发射波束,3.6万公里以外的地球天线来接收。

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