崭新的全球竞赛正如火如荼展开!日本国营、民营企业携手开发从太空搜集的太阳能传输至地球的技术,预计在日本2025财年投入测试。美国、中国和欧盟也正展开相关的技术发展。
太空太阳能(Space-based solar power)在1968年由美国物理学家提出,此概念是将太阳能发射到距离地球3万6千公里的外层空间产生电力。
太阳能转化成微波(如同微波炉使用的电磁辐射)之后传输到地面接收站,再把微波转换成电能。微波可以穿过云层,所以在昼夜和不同的天气条件下,太空传输的电力都能稳定供应。
这项研究向来由日本京都大学前校长松元纮(Hiroshi Matsumoto)领导的团队主导。1980年代,他们成功用微波传输电力的团队,创全球先例。
京都大学教授筱原直树(Naoki Shinohara)接棒研究后,致力优化无线充电的核心技术。该团队在2009年用飞船在30公尺的高空传输电力至地面的手机。
经济产业省在2009年启动产官学计划,由筱原直树担任科技委员会会长。这项计划成功在2015年和2018年,分别成功展开水平和垂直传输的微波能量实验,距离皆超过50公尺,未来会尝试1到5公里的垂直传输实验。
筱原直树把目光放得更长远:「如果能比全世界其他国家早先一步展现我们的技术,就能成为与他国进行太空发展的谈判筹码。」
筱原直树的团队预计在日本2025财年,实验电力是否能从外层空间传到地面,将使用小型卫星从距离地球数百公里外传输电力至地面接收站。
日本的竞争对手也正迈向商业化。美国空军研究实验室 (Air Force Research Laboratory)和加州理工学院 (California Institute of Technology)各自进行大型计划;中国重庆大学也正在开发太空太阳能技术;欧洲太空总署也有自己的发展计划。
近年来随着政府企业已净零碳排为目标,太空太阳能重新受到关注;然而,成本是一大阻碍。要使用太空太阳能发电1GW(相当于一座核反应堆)所需的太阳能电池板面积,相当于2km x 2km的正方形大小。即使技术进步,安装如此大的容量恐怕耗费约超过1兆日元(约人民币5千万)