不过,过去40年,太空电站计划在其他国家并无实质性的进展,主要原因是发射技术难以突破。比如一个5吉瓦的空间太阳能电站的质量(按照1979年参考,需要3~5万吨),即相当于人类50多年来发射的所有航天器(6000多颗)的总和。
“目前全球多个国家均在研发空间太阳能应用技术,中国也取得了一定的进展,但由于多种原因,目前尚没有投入商业运营。”中国空间技术研究院副院长、研究员李明表示。
在总结我国几十年来对空间太阳能电站开展跟踪研究成果的基础上,专家提出了我国空间太阳能电站发展的步骤及建议,概括起来主要分为四个发展阶段。
第一阶段:2011~2020年,开展空间太阳能电站系统方案详细设计和关键技术研究,进行关键技术验证。第二阶段:2021~2025年,进行低轨道系统试验验证。第三阶段:2026~2040年,在低轨关键技术验证的基础上,进一步研究经济上和技术上更为可行的空间太阳能电站系统方案和关键技术,突破关键技术,进行地球同步轨道相关试验。第四阶段:2036~2050年,实现空间太阳能电站商业运行。
作为未来的长远发展的大工程,国家将鼓励私营企业参与空间太阳能电站的研究发展,加强国际合作。在政府、研究机构和企业层面,与国际空间太阳能电站发展较快的国家开展广泛、深入的合作。
发展的主要因素。李明举例分析,1吉瓦的空间太阳能电站,按照30年寿命设计,总发电量为2400亿千瓦时,但是以目前的造价看,需要2600亿元人民币。即使按照每千瓦时1元计算,仍入不敷出。
不过,在王希季看来,建设空间太阳能电站的意义不能仅仅按照上述成本来测算,开发利用轨道空间站的太阳能资源,关键在于实现了能源技术的新突破。
空间太阳能的发展还是有一定的技术制约。李明举例分析,以1吉瓦的空间太阳能电站为例,需要10平方千米的空间太阳能光伏板,其重量约相当于3000吨~4000吨,而这个重量相对于当前的火箭发射技术尚有难度。
李明介绍,目前最大的在轨物体为美国的国际空间站,其重量也不过400吨左右。而我国目前的火箭发射重量也不大,按照4000吨的重量,则需要发送50次以上,之后的空间组装技术也是一大难题。
目前,我国每年发射的卫星重量加起来也才只有100吨左右。而发射1个百万千瓦的电站的重量则有上万吨。即使使用新的材料,质量降低到1/10,也需要完成数千吨航天器部件的研制、发射、在轨组装和测试。
从长远、可持续发展的角度看,利用新的、清洁的、取之不竭的太阳能在地球同步轨道上发电,建设空间太阳能电站,以无线电力传输方式向地面供电,替代现在的以燃油、燃气和燃煤为主的发电和有线电力传输方式,是一条长期可持续发展、应对全球能源危机和气候变暖的有效途径。