如果你是一個(gè)風(fēng)景攝影愛(ài)好者,在取景構圖時(shí)如何躲開(kāi)花海中電線(xiàn)桿和飛架群山的高壓線(xiàn)一定會(huì )成為你經(jīng)常遇到的問(wèn)題。如果你是一位寫(xiě)字樓里的白領(lǐng),上班后的第一件事恐怕就是要先捋一捋辦公桌上那些剪不斷理還亂的手機、電腦、臺燈、打印機等設備的電源線(xiàn)。
的確,自從人類(lèi)進(jìn)入電氣化時(shí)代以來(lái),用于傳輸電能的各種電線(xiàn)就成了人們日常生活中最為常見(jiàn)的物品之一。雜亂的電線(xiàn)正是日常生活中最難解決的難題之一。
從超高壓輸電技術(shù)到高溫超導體材料的研發(fā),人類(lèi)在提高輸電效率和改進(jìn)電線(xiàn)材料方面做出了不懈的努力,也取得了長(cháng)足的進(jìn)步。不過(guò),近年來(lái)開(kāi)始有越來(lái)越多的科研工作者和相關(guān)產(chǎn)業(yè)界人士嘗試反其道而行之,希望能夠通過(guò)無(wú)線(xiàn)的方式來(lái)實(shí)現電能的傳輸,從而從根本上擺脫對于電線(xiàn)的依賴(lài)。最近,日本科研人員在這一方面就取得了巨大的突破性進(jìn)展。
今年2月,在日本神戶(hù)港,三菱重工業(yè)公司在其下屬的神戶(hù)造船所內,開(kāi)創(chuàng )性地使用一塊高13米寬8米的平板型無(wú)線(xiàn)送電設備取代此前一直占據主流地位的拋物面型(俗稱(chēng)為“圓鍋型”)無(wú)線(xiàn)送電設備,成功地將10千瓦的電力轉換為電波后,發(fā)送至距離500米外的無(wú)線(xiàn)受電裝置,點(diǎn)亮了與無(wú)線(xiàn)受電裝置相連接的藍色LED燈泡。今年3月,日本宇宙航空研究開(kāi)發(fā)機構(JAXA)也運用其他方式,成功地通過(guò)電波以無(wú)線(xiàn)傳輸的方式,將1.8千瓦的電力傳輸至距離55米外的接收裝置。這一系列試驗的成功標志著(zhù),地面上的無(wú)線(xiàn)輸電技術(shù)已經(jīng)越來(lái)越接近實(shí)用化階段。
那么,無(wú)線(xiàn)輸電技術(shù)的實(shí)用化究竟將為人們的生產(chǎn)生活帶來(lái)哪些便利呢?日本《產(chǎn)經(jīng)新聞》列出了幾個(gè)小例子也許有助于加深人們對于這一技術(shù)的理解。
眾所周知,在全世界所有用于架設高壓電線(xiàn)的高大鐵塔頂端,都加裝有一個(gè)永遠閃爍著(zhù)紅色光芒的航空障礙燈,用來(lái)為飛機等航空器提供飛行障礙警示。但很多人不知道的是,由于這些航空障礙燈本身并不能直接使用高壓電線(xiàn)所輸送的高壓電,而必須在電塔上為其另外單獨架設一條低壓電線(xiàn)以提供電力。多數情況下,這條低壓電線(xiàn)的長(cháng)度大致在500米至1000米左右,所提供的電力約為10千瓦。而這與神戶(hù)港試驗所達到的輸電距離和能力幾乎一致。因此,目前比較樂(lè )觀(guān)的估計是,在未來(lái)5年之內,無(wú)線(xiàn)輸電技術(shù)就能夠取代上述低壓電線(xiàn)的架設。
過(guò)去,當電塔和高壓電線(xiàn)被地震、霜凍、暴雪等自然災害破壞后,由于搶修電塔和重新架設高壓電線(xiàn)的工程既費力又費時(shí),因此如何盡快恢復斷電地區的電力供應往往成為搶險救災過(guò)程中的一大難題。而在未來(lái),隨著(zhù)無(wú)線(xiàn)輸電技術(shù)的輸電能力的進(jìn)一步提高,人們完全可以使用直升機將無(wú)線(xiàn)送電設備和受電設備吊裝至斷電地區,從而通過(guò)無(wú)線(xiàn)輸電的方式來(lái)實(shí)現緊急供電。
此外,當前被視為主要新型能源技術(shù)之一的海上風(fēng)力發(fā)電,在未來(lái)也完全有可能直接以無(wú)線(xiàn)輸電的方式,將遠離海岸線(xiàn)的海上風(fēng)力發(fā)電機組所產(chǎn)生的電力傳輸至陸地,而無(wú)須鋪設海底電纜,從而大幅削減建設和維護的經(jīng)濟成本。
對于普通人而言,無(wú)線(xiàn)輸電技術(shù)的應用前景也十分廣泛。隨著(zhù)老齡化的加劇,已經(jīng)開(kāi)始有越來(lái)越多腿腳不靈便的老年人依靠電動(dòng)車(chē)、電動(dòng)輪椅等設備來(lái)實(shí)現移動(dòng)、出行和生活自理。但是,在固定插座上插拔電源線(xiàn)來(lái)對電動(dòng)車(chē)等設備進(jìn)行充電的傳統方式,對于大量行動(dòng)不便的老年人而言,無(wú)疑是一件既困難又麻煩的事情。在未來(lái),無(wú)線(xiàn)輸電技術(shù)的成熟會(huì )使得這一切變得十分輕松。老年人只要駕駛裝有無(wú)線(xiàn)受電裝置的電動(dòng)車(chē)進(jìn)入到無(wú)線(xiàn)送電裝置附近的一定空間距離之內,充電的過(guò)程將自動(dòng)被完成。
實(shí)際上,除了上述具體的應用實(shí)例之外,無(wú)線(xiàn)輸電技術(shù)更為重要的意義在于,其有可能在無(wú)限廣闊的宇宙空間為全人類(lèi)開(kāi)辟出一條全新的能源獲取通道。
對于大多數人來(lái)說(shuō),太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)也許并不新鮮。從家用的太陽(yáng)能熱水器到荒漠中巨大的太陽(yáng)能電池板陣列,都是人類(lèi)通過(guò)到達地球表面的太陽(yáng)光來(lái)獲取電能的具體方式。但是,任何鋪設于地球表面的太陽(yáng)能發(fā)電設施都至少面臨著(zhù)兩大無(wú)法克服的難題:一是地球自轉形成的日夜交替,二是大氣環(huán)流造成的霜霧雨雪。
為此,有科研人員提出,能否向距離太陽(yáng)最近的地球赤道上空的靜止軌道上發(fā)射一種專(zhuān)門(mén)的太陽(yáng)能發(fā)電衛星,并為其安裝上正反兩面均能發(fā)電的巨大太陽(yáng)能電池板。如此一來(lái),由于不再受困于上述兩大難題,太陽(yáng)能發(fā)電衛星的發(fā)電效率將高出地面太陽(yáng)能發(fā)電設備10倍以上。這也就是所謂的“宇宙太陽(yáng)能發(fā)電”構想。
據測算,按照目前人類(lèi)所生產(chǎn)的太陽(yáng)能電池板的能量轉換效率,如果能夠在距地球赤道約36000公里上空的靜止軌道上,發(fā)射一顆配有邊長(cháng)為2.5千米的正方形太陽(yáng)能電池板的發(fā)電衛星,其發(fā)電量可達到100萬(wàn)千瓦級,足以和一座核能發(fā)電機組相媲美。
然而隨之而來(lái)的問(wèn)題是,要從遙遠的太空中將如此巨大的電能傳輸回地球表面供人類(lèi)使用,顯然不可能再采取架設電線(xiàn)的傳統輸電方式。因此,無(wú)線(xiàn)輸電技術(shù)能否取得重大突破,就成了“宇宙太陽(yáng)能發(fā)電”這一宏大構想能否轉化為現實(shí)的關(guān)鍵之所在。
目前,隨著(zhù)無(wú)線(xiàn)輸電技術(shù)的相關(guān)試驗不斷取得成功,以經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省為核心的日本相關(guān)研究開(kāi)發(fā)機構已經(jīng)預測,到21世紀40年代,“宇宙太陽(yáng)能發(fā)電”將得以實(shí)用化。屆時(shí),宇宙空間中取之不盡用之不竭的太陽(yáng)能將被太陽(yáng)能發(fā)電衛星轉化為巨大的電能,并運用無(wú)線(xiàn)輸電技術(shù)源源不斷地傳輸至地球表面。這對于人類(lèi)逐步擺脫化石能源及其所造成污染問(wèn)題,無(wú)疑將起到不可估量的推動(dòng)作用。
(本報駐東京記者 謝宗睿)
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