太阳能是能源从碳排放转向气候友好型的重要推动者——但谁说太阳能电池板必须放在地球上？欧洲空间局 (ESA) 自今年年初以来就一直关注基于太空的太阳能。截至 8 月，该机构正在考虑开发一项计划，开始在太空中使用光伏发电。
虽然太空能源听起来可能有点异想天开，但它们并非唯一一个寻求外太空来满足我们不断增长的清洁能源需求的组织。NASA 也对太空发电产生了兴趣。这项独特的技术可能听起来像科幻小说，但它有可能在不远的将来成为重要的能源来源。
太空太阳能如何工作
在发射到太空之前，这里快速回顾一下光伏电池板的工作原理。当太阳照射时，太阳能电池板中的光伏电池会吸收光线的能量。然后，根据能源部的说法，能量会产生一种电荷，该电荷在电池内的电场中移动。
太空太阳能涉及将光伏电池置于地球同步轨道——与我们拥有气象卫星的地方相同——并通过微波能量束将收集的能量发送回地球。来自太空太阳能的微波能量将在发电站接收并用于发电。
加州理工学院电气工程教授兼太空太阳能项目联合主任 Ali Hajimiri 告诉《流行科学》，太空太阳能可能是一种高效的太阳能发电方式。他说，它的效率可能比在陆地上安装太阳能电池板更高。
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Hajimiri 说：“在太空中没有白天和黑夜、季节或云。如果你看看可用于太空光伏的总能量，它是八到九倍。”
从太空向地球发射微波能量听起来可能很危险，但 Hajimiri 说它实际上相当安全。“系统的设计和建造方式，你获得的能量密度实际上低于你站在阳光下的能量密度，”他说。“它实际上比太阳更无害，因为它被称为非电离辐射。太阳的许多能量都是电离的，这就是为什么在阳光下站太久会导致人们患皮肤癌。”
Hajimiri 说，如果出现任何问题，例如电气问题或损坏，该系统可以很快关闭。
他的团队一直在开发在太空发电所需的硬件。他补充说，这些系统可以以模块化的方式设置，这意味着它们可以一块一块地组装起来。可以先发射一平方公里光伏板，之后再添加更多组件。他说，你可以拥有一平方公里的光伏板，并产生一吉瓦的能量——足以驱动约 75 万户家庭。
谁参与太空太阳能？
目前还没有国家部署这项技术，但太空太阳能的兴趣正在美国和欧洲以外的地区日益增长。中国计划于 2028 年在近地轨道上测试太空太阳能，这是一个比地球同步轨道低的高度。然后，有计划在该国于 2030 年尝试地球同步轨道。韩国和日本也对此感兴趣。
Hajmiri 说，太空的好处是，地球轨道上有充足的空间来发电，并且可以快速将能源输送到任何需要的地方。“你几乎可以即时改变能源的去向，”他说。“你可以动态调度电力。”
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目前，地球大气层会反射掉太阳能电池板可以收集的大约 30% 的阳光。虽然这对于防止地球过热很重要，但对于能源而言，这是一个巨大的潜在损失。
理论上，太空太阳能可以产生大量目前仅仅因为其位置而浪费的能量。
许多人担心当太阳在夜间落下时，我们将如何使用太阳能电池板来维持运转。提出的解决方案通常是大型电池，因为它们可以在发电时充电，在不发电时放电。但对于这种类型的能源系统来说，存储不是问题。
Hajimiri 说：“今天普遍使用的所有技术，曾经都是可怕或未知的。“我们不应该让对未知的恐惧决定我们的方向。”
