地球外能源的获取及输送
思考:
目前地球上人类再利用的能源无论是化石能源、还是清洁可再生能源,都在或多或少的吞噬着地球的资源,比如化石原料、硅原料等,同时在消耗能源的同时,产生了大量的粉尘、有毒有害气体、废渣等废弃物,研究污染了地球自然环境,而目前如风能发电、光伏发电、水力发电、氢能、储能等新能源虽然获取了一部分太阳、地球本身的自然能源,但其原材料、元器件都消耗了大量的地球资源和原材料,这些项目寿命终止时将产生大量的废弃物。因此就地球本身而言,地球人无时不刻不在消耗着地球的寿命、且在污染着地球,虽然每个人的寿命不过百年,不用考虑若干万年地球资源能源衰竭的隐患,但这是不可持续的,为了子孙后代,我们地球人必须掌握能够获取地球外能源的本领和技术,只有地球外清洁能源源源不断地输送到地球来,就像太阳的能量源源不断地输送到地球来,养育了地球万物一样。那么问题来了,如何获取外星球的能源,并输送到地球来?
诚然,目前还没有将外星球的能源输送到地球的成熟技术 。小迪科技这种想法是否有点滑稽和荒诞?不是的
科学家们一直在研究和探索各种可能的能源传输方法,比如激光、微波、无线充电等。其中,卫星太阳能系统是一种通过卫星收集太阳能,并使用微波进行长距离输电的方法,已经取得了一些突破性的成果。例如,2023年6月,美国加州理工学院发射的一颗试验卫星,成功地将微波束的能量导向了太空中的目标,并将一部分能量发送到了地球表面的接收器上。
此外,科学家们还在探索利用反物质作为能源的可能性,虽然反物质制造困难且极不稳定,但是其一旦被引爆,将释放出巨大的能量。
让我们来看看这方面的有关信息吧:
电荒怎么办?可以到太空中发电,然后再传回地球啊!先别急着笑,其实这个想法虽然听起来有些滑稽,但实际上至少在20世纪60年代末就已经出现了。
其最初被称为卫星太阳能系统,于1968年11月首次被提出。描述了一种通过卫星收集太阳能,并使用微波进行长距离输电的方法。它可以将能量从太空直接传送到地面。
而之所以使用微波,是因为微波功率传输是安全的。它不像电离辐射那样会对人或路径上的其他事物造成危害。
并且微波可以最大限度地减少大气中的能量损失。即使是在多云的天空中,卫星发出的微波束也能顺利的聚焦到地面站,再由地面站的天线将电磁波转换成电能。
可是为什么一定要到太空中,进行太阳能发电呢?难道是地面上,已经放不下更多的太阳能电池板了吗?
其实这主要还是因为传统的太阳能发电,存在很多劣势。就比如由于地球能够接收到的太阳总能量本就不多,其中又有一半会被大气的反射和散射作用所阻隔。
使得我们在地球表面,所能够获得的太阳能量极其有限。据估计也就只有太阳总辐射能量的20亿分之一左右。
再加上传统的地面太阳能发电站,还会受制于地球自转和大气层的限制,只能在白天、晴朗的天气下才能发挥最大的效能。使得其在天基太阳能的发电效率面前,实在有些不够看。
毕竟太空中没有障碍物,太阳能板表面可以接收到更强的阳光,强度大约是地球表面最大强度的144%。并且一颗卫星可以在全年中99%的时间里,持续暴露在阳光之下。工作时间比在地球表面多上太多。
只是考虑到上世纪70年代的技术水平相对落后,天基太阳能的建设成本实在太高,最后也就只能忍痛将其放弃。
然而几十年过去,随着人们在进入21世纪,航天发射成本已经大大降低,再一次燃起了让人们对天基太阳能的希望。
并且就在2023年6月,美国加州理工学院发射的一颗试验卫星,还将微波束的能量成功导向了太空中的目标。甚至还将一部分能量,发送到了地球表面的接收器上。
不过加州理工大学此次实验所用到的微波发射器的发射功率很小,只有200毫瓦,仅能点亮功率很小的LED灯,比手机摄像头的光还暗。
但相关研究人员表示,这已经证明利用微波将太空中的太阳能,传输到地面是可行的。并且更重要的是,热衷于天基太阳能的不只有美国,中国也是一样。
早在在2019年,我们就提出了建设空间太阳能电站的计划——“逐日工程”,全称为“空间太阳能电站系统项目”,也被人们称为“太空三峡” 工程。
该计划基于2014年,逐日行动项目负责人提出的“基于球面线聚焦原理的聚光方案”。且相较于与美国的阿尔法设计方案,在系统质量相同的情况下,发电能力可提高24%。
并且在2022年,就已实现了世界首个,全链路全系统的空间太阳能电站地面验证系统的验收。测试成功时间比原定技术路线节点,提前了近三年。
只不过问题是即便如此,太空太阳能发电站想要研制成功,还是有许多技术方面的难题需要解决。
首先就是运载能力。因为太阳能发电站的重量高达到10000吨左右,即便未来使用长征9号火箭进行发射,也需要100架左右才行。
其次就是凭借目前的微波传输技术,实际接收的能量密度还比较低。而且太空的恶劣环境,让太阳能电池板的退化程度达到了地球表面的八倍,使得其维护成本极高。
此外最需要关注的问题是,通过将太阳能转化为电能,然后再转化为微波,最终传输到地面又一次转化为电能,将不可避免地招致很多损失。
而据欧空局估计,要想实现天基太阳能的商用,那么所有落在空间太阳能电站上的太阳能中,必须要有10%-15%的能量,输送到地面的电网中。所以要实现这一目标,仍然需要在几种能量转换技术方面,取得相当大的突破才行。
不过问题再多,我们也会一一克服。因为毫无疑问的是,这项十分前沿的能源技术一旦实现,必将改写现有的能源格局。这对需要拥有长期稳定的能源供给的咱们来说,意义非常重大。
小迪思考:
太阳能量是如何传输到地球的,太阳的能源千万年来,为地球输送了无数能源,孕育了地球的万物,维持了亿万星球中唯一有地球人可见生命的地球,如果能够研究明白太阳能传输的原理,并加以应用,或许可以有更好的思路。
反过来思考一下,地球人可见能源,是不是地球获取外星球能源的全部?也就是说,是不是只有太阳能源来到了地球,宇宙之大,其他有能量输出的星球也会对地球有影响啊?是地球人可见能源还是不可见能源呢?有暗物质那有没有暗能源呢?
那么光伏发电属于地球人比较笨的一种发电形式,把太阳能光伏板输送到地球外发电、发了电再转化为微波然后传输到地球地面基站来接收是一种思路,有没有更好的方式方法呢?值得我们思考。
其实地球上的动物是比较笨的,地球上繁衍最旺盛的其实是植物,不动的植物通过光合作用源源不断地吸收了大量的太阳能源,还吸收了很多对人体不好的二氧化碳,那我们地球人为什么不好好研究一下植物光合作用吸收太阳能源的原理呢?如果植物吸收了太阳能源不用于生长而用于清洁能源输出,岂不妙哉?这好像又是另外一个荒诞的想法,哈哈。再大胆想一下,如果地球人可以通过植物源源不断的产生清洁可再生能源,地球的可持续发展或许也可以解决呀?其实呢,生物质能源利用已经在地球上开始了,不过也是一种最笨最愚蠢的利用方法,也就是生物质直燃发电,俗称秸秆发电,国内已经有几百座生物质直燃发电项目、热电联产项目,但由于燃料价格的不稳定、生产运营成本过高但国补退坡,好多这种电厂难以生存了。究其然,小迪科技认为,人类的这种做法有点笨,能源的转化形式有点问题。过去二十多年来,好多高校企业也在研究其他生物质能源转化形式,比如生物质裂解气化、生物质制油,但也都是比较愚蠢的方式方法,成本过高难以大规模商业化运营。说起地球人比较笨,看看地球植物吧,小到一棵小草,大到一颗参天大树,只要有光有水有养分,植物都能茁壮生长,植物的能源转化能力太强了。
综上,今后地球可持续发展能源小迪科技致力方向将暂时放在两个方面:
1、天基能源(或太空能源)及无线传输;
2、生物能源及利用(不是简单的秸秆发电哦)。
欢迎国内外这方面的科技人才、资本机构与我们联系,一起探讨,共同发展,致力美好未来。