3D打印:空間太陽(yáng)能商用不再是夢(mèng)

自上世紀(jì)70年代首次提出以來(lái),空間太陽(yáng)能一直是個(gè)超現(xiàn)實(shí)主義的夢(mèng)想。進(jìn)入21世紀(jì),3D打印讓這個(gè)夢(mèng)想有了照進(jìn)現(xiàn)實(shí)的可能。 相較于地面太陽(yáng)能,空間太陽(yáng)能(SBSP)擁有眾多優(yōu)勢(shì)。但將太陽(yáng)能電池板送上空間軌道的成本極高,因此發(fā)展前景曾遭受強(qiáng)大阻力。3D打印能夠很好地縮

 

  自上世紀(jì)70年代首次提出以來(lái),空間太陽(yáng)能一直是個(gè)超現(xiàn)實(shí)主義的夢(mèng)想。進(jìn)入21世紀(jì),3D打印讓這個(gè)夢(mèng)想有了照進(jìn)現(xiàn)實(shí)的可能。

  相較于地面太陽(yáng)能,空間太陽(yáng)能(SBSP)擁有眾多優(yōu)勢(shì)。但將太陽(yáng)能電池板送上空間軌道的成本極高,因此發(fā)展前景曾遭受強(qiáng)大阻力。3D打印能夠很好地縮減空間太陽(yáng)能的成本,使其成為可為人類所用的能源。

  3D打印近些年發(fā)展迅速,態(tài)勢(shì)喜人。相較于將提前生產(chǎn)好的太陽(yáng)能電池板送入太空的做法,“將特定的3D打印機(jī)送入太空,直接在空間軌道上生產(chǎn)太陽(yáng)能電池板”將大幅壓低成本。

  美國(guó)國(guó)家航空航天局(NASA)早前通過(guò)“Innovative Advanced Concepts”項(xiàng)目向TUI公司的產(chǎn)品—— SpiderFab 3D機(jī)器人打印機(jī)提供了投資。TUI首席執(zhí)行官Rob Hoyt解釋,產(chǎn)品的整體構(gòu)想是在太空創(chuàng)造一個(gè)簡(jiǎn)潔的、持久耐用的組裝指令,操控3D打印技術(shù)和機(jī)器人在太空制造空間太陽(yáng)能系統(tǒng),以此替代太陽(yáng)能電池板在地球的生產(chǎn)、安裝過(guò)程。

  通過(guò)3D打印技術(shù),人們只需要將打印機(jī)運(yùn)送至太空,就能實(shí)現(xiàn)空間元件制造和設(shè)備搭建。飛行器裝載量將減少10倍,重量減少50%-80%。

  包括3D打印機(jī)和機(jī)器人在軌制造太陽(yáng)能電池板元件在內(nèi)的技術(shù)只需用更小、更便宜的運(yùn)載火箭將物料帶入太空即可,這將為空間太陽(yáng)能創(chuàng)造前所未有的性價(jià)比。

  一旦進(jìn)入太空,SpiderFab將完成安裝長(zhǎng)形、高性能的桁架結(jié)構(gòu)。這個(gè)結(jié)構(gòu)用于支撐系統(tǒng)部件,使系統(tǒng)的大型支撐結(jié)構(gòu)得以安裝,系統(tǒng)包括數(shù)百個(gè)太陽(yáng)能電池板、大型太陽(yáng)能反射器、足球場(chǎng)大小的天線。

  為了實(shí)現(xiàn)空間太陽(yáng)能發(fā)電,SpiderFab將完成兩個(gè)基本步驟。首先,3D打印機(jī)將搭建一個(gè)碳纖維桁架結(jié)構(gòu)作為整個(gè)系統(tǒng)的框架。之后,如果要在太空中部署聚焦式太陽(yáng)能的話,機(jī)器人會(huì)根據(jù)指令在桁架結(jié)構(gòu)上覆蓋一層PV薄膜或反射物質(zhì)。

  Hoyt表示,盡管公司還沒有對(duì)空間太陽(yáng)能的細(xì)節(jié)進(jìn)行分析,但TUI已經(jīng)通過(guò)設(shè)計(jì)分析確認(rèn),SpiderFab能夠在太空生產(chǎn)裝機(jī)為300千瓦的太陽(yáng)能設(shè)備。

  曾負(fù)責(zé)NASA阿波羅月球車項(xiàng)目的Hubert Davis表示,與地球同步運(yùn)行的太陽(yáng)能系統(tǒng)能夠克服在地球上的間歇性缺陷,它們能夠在99%的時(shí)間里保持發(fā)電。目前地面太陽(yáng)能電價(jià)已經(jīng)能夠與電網(wǎng)電價(jià)持平,但因缺少商用儲(chǔ)能設(shè)備無(wú)法實(shí)現(xiàn)持續(xù)的電力供給。以目前的技術(shù)成本,倘若使用儲(chǔ)能設(shè)施,那么電價(jià)將漲至現(xiàn)在的2-3倍。



作者: 來(lái)源:中國(guó)能源報(bào) 責(zé)任編輯:admin

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