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日本零碳終極武器——太空光伏發電

2021/02/15

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脫碳經濟

      「太空光伏發電(SPS)」是指利用分佈在太空的光伏電池板來發電,並通過微波向地面傳輸電力的技術。20世紀80年代,日本京都大學的松本纮(現為理化學研究所理事長)開始在日本進行相關研究。他的學生筱原真毅教授繼承了老師的研究熱情,日本政府也以2050年投入實用為目標開始行動。在中國緊追猛趕的背景下,日本能否在這項新一代能源領域取得成果呢?

   

太空光伏發電示意圖

   

      用微波爐為電視機供電的罕見實驗受到了關注。在京都大學教授筱原真毅的研究室裏,為防止電磁波洩露,實驗室被尖刺狀的屏蔽結構覆蓋。當由微波爐改進而成的設備把微波傳輸房間中央沒有插電源的電視機時,螢幕上顯示出了影像。電磁波一般通過振動來承載並傳遞信息,但通過提高輸出功率,可以傳輸電力本身。

 

      無線輸電已有100多年的研究歷史

 

      關於無線輸電,美國物理學家尼古拉·特斯拉(Nikola Tesla,美國特斯拉公司名稱來源於此)在19世紀末就進行過輸電試驗,舊日本軍隊也曾實施過將磁控管轉用於軍事用途的試驗,荷蘭飛利浦公司申請了用微波爐為手機快速充電的專利,各種研究已持續了100多年。

 

      用電磁波傳輸電力的技術被認為很難達到實用水平,一直停留在基礎研究階段,但目前終於進入實用化階段。為了讓企業等能夠在業務中運用無線供電技術,日本總務省將為其分配電磁頻譜。松下和歐姆龍等企業正在開發無電池物聯網終端,目標是實現商用化。

 

      在美國,初創企業在這一領域處於領先。其中Ossia公司自主開發出了讓波束進行反射來避開障礙物的「COTA」技術,並展示了可以通過手機殼為iPhone充電的技術。Powercast公司在亞馬遜上銷售的「Wireless Charging Grip」(無線充電手把),可以無線為任天堂遊戲機「Switch」的手把充電,售價約150美元。

 

      通過波束從太空輸送電力

 

      通過電磁波傳送電力的可能性並不僅限於數位産品。提高微波的輸出功率,以波束的形式進行照射,將其當做輸電線一樣使用,這樣的終極清潔能源計劃正在推進之中。那就是太空光伏發電項目,太空的人造衛星發射波束,3.6萬公里以外的地球天線來接收。

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