根據近期的研究,太空基礎的太陽能電池板可能是歐洲實現清潔能源未來的關鍵。這項研究由倫敦國王學院主導,顯示從太空收集太陽能可能會顯著減少歐洲對地球上風能和太陽能的需求,預計可減少多達 80%。此外,這項技術還可以到 2050 年時降低整體能源網絡成本,幅度預計在 7% 至 15% 之間。根據資深作者及工程師何偉的說法,太空基礎太陽能的核心優勢在於其幾乎能夠持續發電的能力。他表示:「在太空中,太陽能電池板可以持續面對太陽,這意味著發電幾乎可以是連續的,這與地球上的日常模式相比,效率更高。」
太空中的持續陽光,加上更高的太陽輻射,使這種太陽能技術的效率高於地球上受日常和季節性變化影響的技術。太空基礎太陽能電池板的概念可以追溯到 1968 年,但它目前才成為技術和經濟上的可能。這些太陽能電池板的運作方式類似於通信衛星,將在軌道中持續旋轉,以高效捕捉太陽光。收集到的能量將轉化為微波,然後無線傳輸到地面接收站,這些接收站再將微波能量轉換回電力,並整合進現有的電網中。
在這項研究中,研究人員使用兩種不同的 NASA 設計技術模擬了 2050 年歐洲的能源網絡,分別是創新的聚光器群和成熟的平面陣列。根據早前的 NASA 文檔,這兩種技術有著不同的設計和發電能力。聚光器設計雖然尚在早期開發階段,但它使用自動反射器將陽光聚焦到集中器上,全年運行的時間預計可達 99%。這一設計預計將在 2050 年超越風能和太陽能,並可能減少超過 70% 的電池儲存需求。預測顯示,這項技術到時可將歐洲整體能源網絡成本降低 7% 至 15%。相較之下,較為簡單的平面陣列使用固定的平面電池板,其效率較低,全年只能發電 60%。然而,這一設計的技術成熟度較高,使其成為在較短時間內驗證概念的可行選擇。因此,研究的作者主張採取「協調發展策略」,充分利用兩種設計。
儘管有這些前景看好的預測,但仍然存在一些重大經濟障礙。為了使聚光器和平面陣列設計具備成本效益,這些設計的年成本需要降低至地球上太陽能電池板成本的 14 倍和 9 倍。根據研究人員的說法,當前的成本「比這些盈虧平衡點高出一至兩個數量級」。此外,研究人員提到,為了實現廣泛應用,需要在大規模無線能量傳輸和太空中大型結構的機器人組裝方面取得重大技術進展。有趣的是,這項研究是首次將太空基礎太陽能置於能源系統轉型的框架內,將這一概念從「藍天」的想法轉變為大型測試和政策討論的主題。目前,多個國家正在積極推進這一概念,包括中國、日本、俄羅斯、美國和英國。據報導,中國正努力加快太空基礎太陽能的發展,而中國科學院的學者則指出,該國需要一個自上而下的國家策略,以趕上美國在材料和精密控制方面的進展。這些研究成果已發表在期刊《Joule》中。




