“空間太陽能發(fā)電是解決能源危機(jī)的有效途徑!苯,在接受《中國科學(xué)報》記者采訪時,中科院院士葛昌純指出,要想從根本上解決我國和世界的能源危機(jī),主要有兩條途徑:一條是利用核聚變能,另一條就是利用空間太陽能。
上世紀(jì)60年代末,美國工程師Peter Glaser提出空間太陽能發(fā)電的概念,自此,國際學(xué)界對此的研究已經(jīng)超過40年,而空間太陽能發(fā)電站(SSPS)的技術(shù)基礎(chǔ)已建立起來。
在葛昌純看來,建立技術(shù)上、經(jīng)濟(jì)上可行的太空發(fā)電站系統(tǒng),可以有效利用空間太陽能,建立巨大的可再生能源戰(zhàn)略儲備,對于保證我國的能源獨立和安全、國民經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展及服務(wù)國防建設(shè)具有重要的戰(zhàn)略意義。
與其他國家相比,我國面臨著更為嚴(yán)重的能源問題。我國油氣人均剩余可采儲量僅為世界平均水平的6%。
近些年來,我國致力于地面太陽能電站的建設(shè)和推廣。一批批大型太陽能光伏電站相繼建立起來。然而,由于受到晝夜交替、氣候限制、季節(jié)變換以及地理緯度等方面的限制,太陽能的利用率低以及儲能問題難于得到徹底解決,地面太陽能至今還只能作為不穩(wěn)定的、非主導(dǎo)的可再生能源使用。
“在地面建太陽能電站,由于受大氣層的吸收和散射效應(yīng)影響,太陽光強(qiáng)到地面后衰減到1.0千瓦/平方米;而如果建立空間太陽能電站,光強(qiáng)為1.353千瓦/平方米,且99%的時間為白天,故而具有很高的發(fā)電效率!备鸩冋f,太空發(fā)電衛(wèi)星上同等面積的太陽能電池其發(fā)電量可達(dá)地面發(fā)電量的10~15倍,地球同步衛(wèi)星軌道1公里寬度的面積每年接收的太陽能總量相當(dāng)于人類剩余石油的總能量。
以此推算開來,如果在地球同步軌道上建設(shè)太陽能電站,當(dāng)其實際轉(zhuǎn)換效率為10%時,電站的總功率為21太瓦。根據(jù)2007年的數(shù)據(jù)顯示,世界上所有的能源需求約為每年15太瓦。
葛昌純說,從技術(shù)上來說,在我國建設(shè)空間太陽能發(fā)電站有著相當(dāng)大的現(xiàn)實可能性和必要性。
20世紀(jì)70年代,美國就曾提出過一個20年內(nèi)投資2500億美元的預(yù)算報告,即用于建造可重復(fù)使用的兩級運(yùn)載器和60顆太陽能發(fā)電衛(wèi)星,不過,該項目終因預(yù)算過于龐大而沒有獲得通過。
近期,美國太平洋煤氣電力公司又宣布將與加州太陽能發(fā)電公司合作。由此,他們邁出了在外太空開發(fā)太陽能的第一步——在地球軌道上設(shè)立太陽能電池陣,然后將生成的電能轉(zhuǎn)化為無線電波束傳回地球,再由地面電力儲備站接收,轉(zhuǎn)化為電能后供應(yīng)給千家萬戶。
“在迫切的能源需求面前,發(fā)展空間太陽能發(fā)電對中國而言勢在必行!备鸩冋f。
此外,葛昌純指出,近年來,作為高端裝備制造基礎(chǔ)的材料科學(xué)與技術(shù)在我國迅猛發(fā)展,我國在先進(jìn)能量轉(zhuǎn)換材料、納米材料、各種功能梯度材料、超輕超強(qiáng)結(jié)構(gòu)材料、超導(dǎo)材料、各種復(fù)合材料和抗輻照材料等領(lǐng)域都取得了顯著成績,而這可以為我國發(fā)展空間太陽能電站提供重要的支撐。
“目前,我國在空間太陽能發(fā)電所需一系列關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)方面并不落后于美、日等發(fā)達(dá)國家!备鸩冋f,如果像搞“兩彈一星”那樣,集中力量辦大事,我國完全有可能引領(lǐng)國際空間太陽能發(fā)展。