非洲太陽(yáng)能與無(wú)線輸電實(shí)驗(yàn)
在非洲留尼汪島西南部的格朗巴桑大峽谷進(jìn)行了一場(chǎng)特殊的實(shí)驗(yàn):一只200瓦的燈泡亮了起來(lái)。在燈泡周圍,既沒(méi)有電線,也沒(méi)有插頭和插座。實(shí)驗(yàn)者居伊·皮尼奧萊是一位從事太空研究的工程師。 居伊·皮尼奧萊的試驗(yàn)就是利用微波進(jìn)行長(zhǎng)距離無(wú)線輸電。一部發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能首先通過(guò)磁控管被轉(zhuǎn)變?yōu)殡姶盼⒉?,再由微波發(fā)射器將微波束送出,40米外的接收器將微波束接收后由變流機(jī)轉(zhuǎn)換為電流,然后將電燈泡點(diǎn)亮。這次試驗(yàn)的成功,僅是走出了無(wú)線輸電的第一步。 第二步將從2003年開始,即給整個(gè)格朗巴桑村供電。這一步的試驗(yàn)室試驗(yàn)階段已經(jīng)完成。目前,第一批發(fā)射器和接收器樣機(jī)已由留尼汪的企業(yè)造出。工程技術(shù)人員決定在距格朗巴桑村700米遠(yuǎn)的山頭上建一座高壓電線塔,在山頭的峽谷邊緣修建發(fā)射器,發(fā)射器由一個(gè)小型的喇叭狀天線和一個(gè)拋物柱面反射器組成。發(fā)射器的磁控管將高壓電線塔輸來(lái)的電能轉(zhuǎn)換為電磁波束,電磁波束被谷底格朗巴桑村旁呈蜂窩狀的接收器接收。隨后,電磁波能先被轉(zhuǎn)換為高壓直流電,然后再被轉(zhuǎn)換為低壓直流電,最后被轉(zhuǎn)換為220伏的普通交流電供格朗巴桑村使用。最終,磁控管的優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格低廉,缺點(diǎn)是壽命短、工作頻率難以控制。因此,磁控管將被雷達(dá)系統(tǒng)上常用的速調(diào)管所取代。速調(diào)管的工作頻率極易控制,壽命也比較長(zhǎng),但其價(jià)格比磁控管要昂貴得多。第三種取代方案是使用半導(dǎo)體。 在陸地上無(wú)線輸電的好處是發(fā)射器和接收器與大自然融為一體而不破壞環(huán)境,高壓線輸電或太陽(yáng)光電板則會(huì)破壞環(huán)境;無(wú)線輸電的成本比地下電纜輸電的成本要低得多,甚至比用柴油發(fā)電機(jī)組發(fā)電的成本還要低。用于無(wú)線輸電的微波束的強(qiáng)度僅為每平方厘米5毫瓦,比每平方厘米100毫瓦的陽(yáng)光強(qiáng)度小得多。因此,微波無(wú)線輸電十分安全,它不會(huì)發(fā)生電離,不會(huì)使周圍生物的基因發(fā)生變異。在微波接收器下面甚至可以種植蔬菜。 研究人員下一步的計(jì)劃是在太空建一座太陽(yáng)能發(fā)電站:將一些地球衛(wèi)星送入距地面3.6萬(wàn)公里高的同步軌道上,衛(wèi)星上的光電板將太陽(yáng)的光能轉(zhuǎn)換為電能,然后將電能用微波的形式傳送到地球表面。太空上的光電板平均每平方厘米可以接收140毫瓦的光能,為地球表面光能接收效率的8倍。而且,在太空,光能的接收不受晝夜、陰晴和季節(jié)變化的影響。 據(jù)悉,對(duì)于太空電站生產(chǎn)的電能,日本和加拿大打算將電能通過(guò)微波由一架小飛機(jī)運(yùn)回地面,而法國(guó)則打算在同步軌道上安置一面直徑為1公里的鏡子,將呈微波狀態(tài)的電能反射傳輸?shù)侥鞲缗c巴黎、撒哈拉與北京、澳大利亞與紐約之間,即將電能傳輸?shù)叫枰牡胤?。日本?jì)劃在2040年前后建立太空發(fā)電站。(國(guó)信)
法國(guó)將進(jìn)行無(wú)線輸電試驗(yàn)
根據(jù)科學(xué)家的構(gòu)想,未來(lái)的無(wú)線電力傳輸(即無(wú)線輸電)技術(shù)系統(tǒng)將解決電力生產(chǎn)和輸送兩大問(wèn)題。首先,計(jì)劃將50km寬的太陽(yáng)能電池板安裝在月球上或在地球太空軌道上飛行。由于不受空中云彩、大氣塵埃及晝夜交替影響,接受的光照比地球上多8倍。產(chǎn)出的電能通過(guò)微波束傳送到地球,再由地面上長(zhǎng)達(dá)10km的矩形天線接收。其每套系統(tǒng)的發(fā)電量相當(dāng)于一座地面核電站。
無(wú)線電力傳輸工程規(guī)模巨大,資金是最大的問(wèn)題。法屬留尼汪大學(xué)的帕垂克.金狄作為無(wú)線電力傳輸試驗(yàn)的項(xiàng)目經(jīng)理,正負(fù)責(zé)將磁控管與離一村莊最近的地面電源電纜相連接,并發(fā)射微波能量,微波跨過(guò)村莊后由一個(gè)15m2的矩形天線接收。這一試驗(yàn)項(xiàng)目預(yù)算資金為25萬(wàn)法郎(約合3.1萬(wàn)美元),無(wú)線電力傳輸系統(tǒng)將在今后幾年內(nèi)完成。為幫助試驗(yàn)地區(qū)的村民消除對(duì)微波的擔(dān)憂,研究人員在當(dāng)?shù)貙W(xué)校里舉辦了展覽,讓大家明白試驗(yàn)系統(tǒng)的工作原理,了解試驗(yàn)沒(méi)有危害的原因,以獲得村民的支持。
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