超导|电力供应缺口,我国如何解决?太空电站太贵,核聚变发电更先进


超导|电力供应缺口,我国如何解决?太空电站太贵,核聚变发电更先进
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近期 , 电力供应缺口问题成为大家关注的焦点 , 目前我国电力供应还是主要依靠火电 , 其次才是水电和风电 , 受季节、区域和气候的影响比较大 。 那么有没有办法彻底解决这个问题呢?其实 , 我们也在尝试一些更先进的办法 , 比如核聚变电站和位于太空的太阳能发电站 。
太空电站和核聚变电站能解决电力缺口问题吗?
其中太空太阳能发电站 , 前段时间媒体已经提到过 , 即向太空中发射大量的太阳能电池板 , 组成千米级超大型航天器 , 将太阳能转换为电能 , 然后通过高功率微波送回地面接收站 , 并入电网 。
太空电站的电能是通过微波送回地面的
目前 , 太空太阳能发电站各方面的技术均已成熟 , 不存在不可逾越的瓶颈 。 据说我国在2030年就要开始建成试验级别的太空电站 , 2050年要投入商用 。 不过 , 太空电站也有一个问题 , 那就是太贵 。
2050年投入商用
有统计数据表明 , 马斯克SpaceX的“猎鹰”9运载火箭的报价大概是每吨600万美元 , 回收之后虽然还能不断打折 , 但是在理想情况下 , 要将1000吨建造太阳能电站的物资发射到地球轨道 , 大概需要400亿美元 , 而这个钱在地面上已经能建造好几个发电站了 。
用火箭送上去成本太高
而且从发电能力方面来说 , 国际空间站的太阳能电池板重4吨 , 能发120KW的电 。 400亿美元能产生大概30000KW的电 ,而三峡大坝一个机组的功率就是700000KW , 采购价仅为4亿人民币 。
发电效率又太低
所以对于太空发电站来说 , 用如此昂贵的成本获取的电能 , 绝对不可能是民用 , 否则电费将涨到不可承受之高 。 其真正的用途应该是航天器和月球、火星地面站用电 , 毕竟微波传电不仅可用于地面 , 也可以横向在航天器之间传送 。
更大的用途是太空
而建造核聚变电站的成本则要低得多 , 比如建造部署一套可控核裂变实验装置 , 大概只需要几个亿人民币 , 搞一个足够大功率的实用化实验装置 , 大概需要几千亿人民币 , 效率比三峡大坝更高 。 但它最大的问题是技术还不成熟 , 难以获得稳定的等离子体 。
核聚变发电效率高成本低 , 但是技术也更难
实际上 , 我国在2013年已经开始和欧盟、印度、日本、俄罗斯、韩国、美国在法国南部联合建造了一个实验性托卡马克核聚变反应堆 , 也称国际热核聚变实验反应堆 , 据说花费10年时间建设、20年用于运营 , 总花费大约100亿欧元 。 预计今年完成建设阶段 , 并将于同年开始启动反应堆 , 2025年开始等离子体实验 , 2035年开始进行全氘 - 氚聚变实验 。
国际热核聚变实验反应堆
核聚变反应堆的燃料氘 , 可以从海水中提取 , 而另一种同位素燃料——氚 , 则是由核聚变反应本身产生的中子来生成 , 不用担心资源枯竭的问题 。 而它蕴含的能量将非常巨大 , 环形加速器可以产生温度超过10亿摄氏度的氢等离子体 , 它将产生大约5亿瓦特的核聚变能量 , 维持大约500秒 。
核聚变反应堆
实际上 , 无论是太空发电站还是核聚变反应堆 , 不仅可以用于发电 , 还是人类走向星际时代的钥匙 , 由核聚变反应堆衍生出来的核聚变火箭发动机 , 将远远突破目前化学能源火箭的限制 , 而太空发电站则可衍生出威力巨大的武器 , 用于太空进攻和防守 。
正在建造中的核聚变反应堆
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