未来的发电站要上天了

    尽管国际油价近来“跌跌不休”，但出于长远能源安全的考虑以及为减少温室气体的排放，人类并没有减弱对化石能源以外新能源的开发力度。既然风力、核能和太阳能之类的新能源与煤炭、石油和天然气那样的传统能源有较大不同，那么使用新能源的发电站也必然是全新面貌的，它不再是用钢筋水泥建成的冷冰冰的厂房，它没有高耸入云的大烟囱往天上排出阵阵浓烟，因为未来的发电站，它自己就要上天了。

    最近，美国阿拉斯加上空升起了一个貌似巨大的甜甜圈一样的飞艇，别看它外表笨重，人家可不是用来观光旅游的，而是未来空中发电站的雏形。这是美国麻省理工学院的风险投资公司阿尔泰罗能源正在进行的空中发电实验。众所周知，风力发电需要的就是大风，然而在平地上很难找到那么多风力强劲的地方，于是人们把目光投向了天空，高空中的风力比平地上大多了，将飞艇型的风车送到300米的空中，风车就可以稳定发电了，发出的电则通过电缆输送到地面上。所以也可以说空中发电站的构想受到了中国风筝的启发。与地面上的普通风车相比，飞艇型风车的发电能力提高了一倍，成本则减少了一半。所以，现在欧美各国都投入巨资争相开发高空发电技术，竞争极为激烈。阿尔泰罗能源在阿拉斯加进行的实验就等到了美国农业部等机构的支持，投资额为130万美元。

    日本经济产业省正在支持一个名为“外太空太阳能发电”的项目。外太空太阳能发电是在距离地面3.6万公里的同步轨道上运行的人工卫星上安装巨大的太阳能面板。然后将产生的电力转化为微波传回地面，再在地面将微波重新转化为电力。这种发电方式有不受天气和昼夜的限制，可以全天候不间断发电。此外，由于发电站的主要设备都在外太空，所以地面上的设施可以非常小型，这也符合日本土地狭小的国情。

    外太空太阳能发电的构想虽然大胆，但目前还存在一些技术障碍，现有技术下电力和微波之间的转换效率以及将电波从外太空传回地面的传送效率都不高，而相关的设备成本却非常高，一组100万千瓦级的设备耗资在1万亿日元以上。为此，日本经济产业省从2014年9月开始向公开招募的企业和研究机构提供为期3年，每年达2.5亿日元左右的援助。目的就是要将传送电波的接收器的重量降到现有设备的1%，同时将其厚度降到现有设备的10%。同时要把将电力转化为电波的半导体的效率从目前的70%提高到80%。

    从遥远的太空向地面输送电力，能否精准送达地面上的天线是关键。2014年12月，日本经济产业省和三菱电机等企业在京都大学启动了面向太空太阳能发电的首次地面无线输电实验。太空系统开发利用推进机构IHI AEROSPACE也参与了该实验。科学家们将制作模拟从太空向地面输送电力的小型装置，将电力转换成微波，然后用输送装置传输到约50米外的电力接收天线上。实验的目的就是要验证能否精确控制电波的方向以及高效地将电波转换成电力等技术。日本经济产业省计划在2030年代后半期进行太空输电实验，在2040年代之后推向实用化。为实现上述目标，日本将在今年制定具体的进度表。可见，未来的发电站要飞上天甚至飞到外太空都不是梦想。（本报记者 严圣禾）