无线电力传输-科学家试用微波传输太阳能.doc

無線電力傳輸:科學家試用微波傳輸太陽能 法屬留尼汪位於浩瀚的印度洋中，島上有處風景美麗的山谷，一個名為格蘭德巴辛的小村莊就坐落在山谷裏。這個只有10來戶人家的村莊遠離鬧市，無力承擔鋪設電源電纜的昂貴費用，因此村民的用電主要依靠太陽能。由於小島上空常常遮雲蔽日，人們每天享受太陽能電能的時間僅為數小時，多年來，村民一直期盼著更豐富的電力資源。值得慶倖的是，出生在該島、現在法國國家科學研究中心工作的科學家古依皮格努萊特所負責的無線電力傳輸（WPT）技術研究，將有望幫助他們夢想成真。科學家認為，人類能源消耗量巨大，今後數十年內，全球將面臨能源危機。從目前看，核能和包括太陽能、風能等在內的可再生能源將是未來的能源，但它們卻各有弊端：核能產生的核廢料使它成為一塊燙手山芋；太陽能、風能受限於自然環境，此外，由於電力自身的兩大缺點-不能儲存和不易傳輸，因此有人認為，即使未來大量使用太陽能發電，人們也難以將沙漠中太陽能板產生的電能用電線輸送到遙遠的人類居住區。針對上述情況，具有遠見的科學家在20世紀的後十幾年便開始著手研究無線電力傳輸技術。法國科學家古依皮格努萊特、美國阿拉巴馬州立大學教授理查福克和日本河邊大學教授鹿谷信順都是該項新技術的開拓者，他們無不看好這次機遇。根據科學家構想，未來的無線電力傳輸系統將解決電力生產和輸送兩大問題。首先，他們計畫將50千米寬的太陽能板安裝在月球上或在地球太空軌道上飛行，由於這時的太陽能板不像在地球上那樣受空中雲彩、大氣塵埃以及白晝交替的影響，因而接受的光照將比在地球上多8倍。電能產生後，科學家構想的第二步便是通過微波束把電能傳向地球，由地面上長達10千米的矩形天線接收。每套由空中太陽能電池板和地面接受裝置構成的電力產生和無線傳輸系統，其發電量相當於一座地面核電站。早在1913年，既是航海家又是網球選手的法國人羅蘭加洛斯（承辦法國網球公開賽的法國國家網球場就以他的名字命名）就提出能否從地面為空中飛行器提供動力的問題，隨著微波爐和移動電話技術的成熟，加洛斯的問題有了答案。留尼汪大學的帕垂克金狄解釋說，從低頻波到宇宙射線，整個電磁波波譜皆存在著波動。而波動向外發射時攜帶著能量，頻率越高，能量越大。如果這些波能烹飪食品，當然也能提供電能，人們要做的僅僅是將微波轉變成長波。今年5月，留尼汪島上召開了一次無線電力傳輸技術的國際會議。根據會議制定的綱要，工作頻率在245千兆赫茲的磁控管（類似家用微波爐中的磁控管）將用於波動傳輸，該頻率可使能量輕易穿過大氣層，隨後能量被由盤式天線、低壓電流二極體和電子束迴旋加速器（波動轉換器）共同組成的地面設備捕獲，最終轉變成高壓直流電源。會議上，研究人員還展示了一台樣機並進行了演示。3個月前，日本負責太空研究的竹之內納曾宣佈，2040年時，日本將在地球空間軌道上建造一座重達2萬噸的太陽能電池板，發電能力為1000兆瓦。他說，這可能是清潔和永久性的能源，缺點是電價格將是現在核電售價的7倍。價格固然高，但皮格努萊特相信，由於石油燃料日趨枯竭和核燃料廢物增加已造成越來越多的隱患，今後全球最終都將向日本學習，發展無線電力傳輸。皮格努萊特表示，無線電力傳輸工程規模巨大，不亞于當年巴拉馬運河的開鑿和英吉利海底隧道的建造。如此工程，資金是最大的問題。科學家希望在月球上利用機器人採集月球材料建造大型太陽能電池板的設想要讓商業銀行家信服，目前也許還是天方夜譚。另外，儘管在月球上建太陽能電池板比在地球空間軌道上建耗費要小得多，但要立刻盈利仍然十分困難。皮格努萊特認為現在唯一的希望是政府投資，而要獲得工程經費，科學家必須向全球的政策制定者證明天空無線電力傳輸的優越性。1991年皮格努萊特向美國、加拿大和日本同行建議，在他出生的留尼汪島進行無線電力傳輸試點項目，他認為該島是世界首台工業化無線電力傳輸系統安裝場地的理想地。現在，留尼汪大學的帕垂克金狄作為無線電力傳輸試驗專案經理，正負責將磁控管同離村莊最近的地面電源電纜相連，並發射微波能量，微波跨過村莊由一個15平方米的矩形天線接收。金狄說，他們的預算為25萬法郎（約合31萬美元），無線電力傳輸系統將在今後幾年內完成。為幫助試驗地區的村民消除對微波的擔憂，研究人員在當地學校舉辦了展覽，讓大家明白試驗系統的工作原理，瞭解試驗沒有危害的原因。皮格努萊特說，對微波的擔心純粹源於無知。微波爐的危害在於爐中微波密度高，但如果其微波射向寬廣的區域，則毫無危險可言