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行业 | 告别电线是危还是机:输电技术的革命

发布时间:2015-08-06

从超高压输电技术到高温超导体材料的研发,人类在提高输电效率和改进电线材料方面做出了不懈的努力,也取得了长足的进步。不过,近年来开始有越来越多的科研工作者和相关产业界人士尝试反其道而行之,希望能够通过无线的方式来实现电能的传输,从而从根本上摆脱对于电线的依赖。最近,日本科研人员在这一方面就取得了巨大的突破性进展。

  今年2月,在日本神户港,三菱重工业公司在其下属的神户造船所内,开创性地使用一块高13米宽8米的平板型无线送电设备取代此前一直占据主流地位的抛物面型(俗称为“圆锅型”)无线送电设备,成功地将10千瓦的电力转换为电波后,发送至距离500米外的无线受电装置,点亮了与无线受电装置相连接的蓝色LED灯泡。今年3月,日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)也运用其他方式,成功地通过电波以无线传输的方式,将1.8千瓦的电力传输至距离55米外的接收装置。这一系列试验的成功标志着,地面上的无线输电技术已经越来越接近实用化阶段。

  那么,无线输电技术的实用化究竟将为人们的生产生活带来哪些便利呢?日本《产经新闻》列出了几个小例子也许有助于加深人们对于这一技术的理解。

  众所周知,在全世界所有用于架设高压电线的高大铁塔顶端,都加装有一个永远闪烁着红色光芒的航空障碍灯,用来为飞机等航空器提供飞行障碍警示。但很多人不知道的是,由于这些航空障碍灯本身并不能直接使用高压电线所输送的高压电,而必须在电塔上为其另外单独架设一条低压电线以提供电力。多数情况下,这条低压电线的长度大致在500米至1000米左右,所提供的电力约为10千瓦。而这与神户港试验所达到的输电距离和能力几乎一致。因此,目前比较乐观的估计是,在未来5年之内,无线输电技术就能够取代上述低压电线的架设。

  过去,当电塔和高压电线被地震、霜冻、暴雪等自然灾害破坏后,由于抢修电塔和重新架设高压电线的工程既费力又费时,因此如何尽快恢复断电地区的电力供应往往成为抢险救灾过程中的一大难题。而在未来,随着无线输电技术的输电能力的进一步提高,人们完全可以使用直升机将无线送电设备和受电设备吊装至断电地区,从而通过无线输电的方式来实现紧急供电。


此外,当前被视为主要新型能源技术之一的海上风力发电,在未来也完全有可能直接以无线输电的方式,将远离海岸线的海上风力发电机组所产生的电力传输至陆地,而无须铺设海底电缆,从而大幅削减建设和维护的经济成本。

  对于普通人而言,无线输电技术的应用前景也十分广泛。随着老龄化的加剧,已经开始有越来越多腿脚不灵便的老年人依靠电动车、电动轮椅等设备来实现移动、出行和生活自理。但是,在固定插座上插拔电源线来对电动车等设备进行充电的传统方式,对于大量行动不便的老年人而言,无疑是一件既困难又麻烦的事情。在未来,无线输电技术的成熟会使得这一切变得十分轻松。老年人只要驾驶装有无线受电装置的电动车进入到无线送电装置附近的一定空间距离之内,充电的过程将自动被完成。

  实际上,除了上述具体的应用实例之外,无线输电技术更为重要的意义在于,其有可能在无限广阔的宇宙空间为全人类开辟出一条全新的能源获取通道。

  对于大多数人来说,太阳能发电技术也许并不新鲜。从家用的太阳能热水器到荒漠中巨大的太阳能电池板阵列,都是人类通过到达地球表面的太阳光来获取电能的具体方式。但是,任何铺设于地球表面的太阳能发电设施都至少面临着两大无法克服的难题:一是地球自转形成的日夜交替,二是大气环流造成的霜雾雨雪。

  为此,有科研人员提出,能否向距离太阳最近的地球赤道上空的静止轨道上发射一种专门的太阳能发电卫星,并为其安装上正反两面均能发电的巨大太阳能电池板。如此一来,由于不再受困于上述两大难题,太阳能发电卫星的发电效率将高出地面太阳能发电设备10倍以上。这也就是所谓的“宇宙太阳能发电”构想。

  据测算,按照目前人类所生产的太阳能电池板的能量转换效率,如果能够在距地球赤道约36000公里上空的静止轨道上,发射一颗配有边长为2.5千米的正方形太阳能电池板的发电卫星,其发电量可达到100万千瓦级,足以和一座核能发电机组相媲美。

  然而随之而来的问题是,要从遥远的太空中将如此巨大的电能传输回地球表面供人类使用,显然不可能再采取架设电线的传统输电方式。因此,无线输电技术能否取得重大突破,就成了“宇宙太阳能发电”这一宏大构想能否转化为现实的关键之所在。

  目前,随着无线输电技术的相关试验不断取得成功,以经济产业省为核心的日本相关研究开发机构已经预测,到21世纪40年代,“宇宙太阳能发电”将得以实用化。届时,宇宙空间中取之不尽用之不竭的太阳能将被太阳能发电卫星转化为巨大的电能,并运用无线输电技术源源不断地传输至地球表面。这对于人类逐步摆脱化石能源及其所造成污染问题,无疑将起到不可估量的推动作用。(来源:光明日报)

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