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      JAXA擬在2030年后將太陽能電池作為基礎能源
      來源:中國能源信息網 日期:2010-3-4 作者:全球電池網 點擊:

      開發項目涉及多方面,除了太陽能電池及微波送電技術之外,還包括電力管理,運送及安全等。目前已開始在各個領域展開積極準備。

      比如,在微波送受電技術方面,與京都大學共同開發出了模擬陽光送電裝置。該裝置的組件包括由133個鹵燈構成的模擬陽光光源、太陽能電池、微波振蕩電路、送電天線,以及由1848個天線構成的受電天線。

      此外還在考慮在宇宙中建造構造物。比如試制反射鏡。反射鏡由蒸鍍鋁的聚酰亞胺構成。先將該反射鏡以嵌入方式收放在直徑約49cm的六角形構造物中,然后再展開至直徑達2倍以上的約110cm。

      具體而言,通過向內腔中吸入空氣使之膨脹,使嵌入的反射鏡自然展開。反射鏡重量很輕,只有785g。委托Sakase Adtech試制而成。

      降低運送成本成難點

      在實現SSPS時,難點除了技術開發之外,還包括如何降低成本。作為主要部件,太陽電池及微波元件的數量龐大。如果是1GW級系統,就需要相當于1GW的太陽能電池,以及數十億個微波元件(使用5.8GHz頻帶時,注1)。如果要設置20~30臺SSPS的話,就需要數量龐大的部件,甚至可以說“新工廠建多少都不夠”(JAXA的佐佐木)。也許通過大量生產才可降低成本。

      (注1)稱為整流天線(Rectenna)的平板式天線的間隔按照0.6~0.8波長來設定。5.8GHz頻帶的電磁波的波長為5.2cm,因此整流天線的間隔為3~4cm。各整流天線均需要配備微波元件。

      除部件成本之外,還必須降低將這些部件運到宇宙空間的運送成本。1GW級系統的話,需要運送1萬~2萬噸的物資。利用現有的一次性火箭來運送時花費巨大。所以就需要使用能夠以1萬~2萬日元/kg的成本向宇宙運送的、可再次使用的火箭。JAXA希望隨著宇宙旅游的普及以及SSPS等大量物流需求的生產,可使再次使用的火箭得到加快開發并大幅降低成本。

      如果上述成本得以順利削減,1GW級SSPS的建設費用可控制在1萬億~2萬億日元。SSPS的主要部件、即太陽能電池不僅壽命長達數十年,而且與核電站等相比運營成本較低。綜合這些因素來推算,SSPS的發電成本有望控制在8日元/kWh。這樣的話,即使與現有發電方式相比,也可謂是具有充分競爭力的能源。

      還考慮采用激光方式

      作為SSPS的示例,JAXA以前曾公開過利用微波輸送能量的系統,但目前該機構還在考慮利用激光輸送能量的系統。JAXA將微波方式稱為M(microwave)-SSPS,將激光方式稱為L(laser)-SSPS。

      利用激光時不使用太陽能電池。而是使用由陽光直接激發激光的陽光直接激發式固體激光器。JAXA迄今一直在開發該激光器,并在評測大氣對傳播特性的影響。

      激光器的優點在于,由于可減少激光器的直徑,因此與微波相比,可將受電設備的直徑減小至200~300m。要實現SSPS,保證受電設備擁有足夠的設置場所也是難點之一,因此可使受電設備實現小型化的優點十分突出。

      而另一方面,使用激光器也存在問題,除了激光會被雨吸收之外,輸送能量的效率也較低。需要提高從陽光向激光轉換的效率。

      到達地面的激光主要用于制造用作燃料電池燃料的氫。在制造氧時,采用向浸入海水的光催化劑照射激光,或者利用光電轉換元件將激光轉換成電力后對海水進行電解的方法。

      (編輯全球電池網)

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