一場科學的爭論：無線輸電，要遠還是要近？

　　相較于以遠距離輸電為目標的微波輸電技術，我國科學家似乎更看重商業化前景更好的近距離無線輸電研究——

　　■本報記者 倪思潔 實習生 李晨陽

　　在三萬五千米的太空中，一座靜止的太陽能發電衛星永不停歇地收集著太陽能，并源源不斷地為城市供電。這似乎只存在于科幻影片之中，不過，最近日本科學家的系列成果讓人們看到了將其變成現實的可能性。

　　日本宇宙航空研究開發機構3月11日稱，研究人員以微波無線傳輸的方式足以運轉一個電熱水壺的電力——1.8千瓦，并精準傳輸到55米外的接收裝置處。次日，日本三菱重工宣布，科研人員將10千瓦電力轉換成微波后輸送，其中部分電能成功點亮了500米外接收裝置上的LED燈，成為迄今為止日本成功實驗中距離最長、電力最大的一次。

　　專家表示，日本在微波輸電技術方面的實驗成果值得肯定，我國不少高校及研究院所也有相關研究，但相較于以較遠距離輸電為目標的微波輸電技術，我國更看重商業化前景更好的近距離無線輸電研究。

　　還有很長的路要走

　　太空太陽能發電的設想并非源于日本。早在上世紀60年代，美國科研人員就提出了這一構想。2007年，麻省理工學院的一群科學家用電磁諧振式無線電能傳輸技術，隔空點亮了兩米多外一只60瓦的燈泡。

　　盡管聽起來神奇，但原理并不深奧。“就是利用微波源，把直流電轉變為微波，然后將微波能量聚焦起來，由天線發射出去，再被接收天線收集，經微波整流器后重新轉變為直流電輸出。”中科院電工研究所研究員劉國強在接受《中國科學報》記者采訪時說。

　　但實際操作有兩個難題：效率和輻射。劉國強表示，該技術的最大挑戰是如何進一步提高系統傳輸效率、減少微波傳輸路徑對環境設備的干擾以及對生物的影響。

　　同時，要實現太空太陽能發電，電力傳輸的距離勢必更遠，考慮到微波傳輸的衰減和效率問題，發電站的輸出功率必須非常大。“可能達到兆瓦級。”中科院上海微系統與信息技術研究所研究員俞凱告訴記者。

　　“10千瓦的電力，經過500米的傳輸距離后，只是點亮了一只LED燈。我們都知道LED燈的功率很小，這就說明在傳輸過程中，相當大部分的能量發散掉了。”中科院電工研究所研究員廖承林說道。

　　因此，專家認為，日本此次的研究成果，只能算是技術上的進步，要真正應用于太空太陽能發電領域，還有很長的路要走。

　　清潔能源的新希望

　　盡管挑戰重重，仍有科學家評價：日本邁出的這“一小步”，可能是人類高效利用清潔能源的“一大步”。

　　近年來，各類能源引發的戰爭及公共危機越來越多。“如果空間太陽能電站的設想變成現實，就可以解決全球能源危機問題。”劉國強說。而且，該技術還延伸到許多其他應用領域，如為衛星和軌道上的運載工具輸電，或為星際探測飛行器提供動力等。

　　無線輸電技術還可以為不方便架設輸電線的地方提供另一種高效的輸電方式。“在高山、森林、海島、沙漠等地方架設輸電線路不但困難危險，而且日后的線路檢修以及故障修復等都障礙重重。這些地方的邊防哨所、無線電導航臺、衛星監控站、天文觀測點等需要生活和工作用電，將電能以無線的形式輸送過去，十分合理。”劉國強說。

　　派上更大的用場

　　2007年，麻省理工學院那只燈泡被點亮時，中國科學家也注意到了無線輸電技術的發展前景。

　　“成果一出，立刻就把大家的熱情調動起來了。”劉國強回憶，當時中國科學界舉辦了“無線電能傳輸”學術沙龍。去年5月，中國電工技術學會成立了“無線電能傳輸技術專業委員會”；今年1月，中國電源學會也成立了“無線電能傳輸技術及裝置專業委員會”。

　　目前，國內從事微波無線輸電技術研究的主要有中科院電工所、四川大學、中國電子科技大學、上海大學、中國空間技術研究院等。但專家透露，我國的無線輸電研究目前似乎并非是奔著太空太陽能發電去的。

　　廖承林表示，我國科研人員更多的精力放在近距離無線輸電研究方面，“這能更直接地給用戶帶來便利，技術商業化的潛質要大得多。事實上，在新能源汽車充電等日常生活領域中，這些技術已經派上了用場”。

   “太空太陽能發電這件事還有一點遙遠。現在科研人員的立場就是，讓無線電能傳輸技術派上更大的用場。”劉國強說。

　　此外，俞凱解釋，我國科學家之所以較少從事長距離無線輸電研究，是因為大功率的微波輻射對人體損害很大，使其投入實際運用的難度增大。

　　一位不愿透露姓名的專家告訴記者，國內之所以少有針對太空電站的微波輸電技術研究，主要原因是國家目前還沒有相關的大型支持計劃。

倪思潔