无线电力传输:科学家试用微波传输太阳能

　　法属留尼汪位于浩瀚的印度洋中，岛上有处风景美丽的山谷，一个名为格兰德－巴辛的小村庄就坐落在山谷里。这个只有10来户人家的村庄远离闹市，无力承担铺设电源电缆的昂贵费用，因此村民的用电主要依靠太阳能。由于小岛上空常常遮云蔽日，人们每天享受太阳能电能的时间仅为数小时，多年来，村民一直期盼着更丰富的电力资源。

　　值得庆幸的是，出生在该岛、现在法国国家科学研究中心工作的科学家古依·皮格努莱特所负责的无线电力传输（WPT）技术研究，将有望帮助他们梦想成真。

　　科学家认为，人类能源消耗量巨大，今后数十年内，全球将面临能源危机。从目前看，核能和包括太阳能、风能等在内的可再生能源将是未来的能源，但它们却各有弊端：核能产生的核废料使它成为一块烫手山芋；太阳能、风能受限于自然环境，此外，由于电力自身的两大缺点———不能储存和不易传输，因此有人认为，即使未来大量使用太阳能发电，人们也难以将沙漠中太阳能板产生的电能用电线输送到遥远的人类居住区。

　　针对上述情况，具有远见的科学家在20世纪的后十几年便开始着手研究无线电力传输技术。法国科学家古依·皮格努莱特、美国阿拉巴马州立大学教授理查德·福克和日本河边大学教授鹿谷信顺都是该项新技术的开拓者，他们无不看好这次机遇。

　　根据科学家构想，未来的无线电力传输系统将解决电力生产和输送两大问题。首先，他们计划将50千米宽的太阳能板安装在月球上或在地球太空轨道上飞行，由于这时的太阳能板不像在地球上那样受空中云彩、大气尘埃以及白昼交替的影响，因而接受的光照将比在地球上多8倍。电能产生后，科学家构想的第二步便是通过微波束把电能传向地球，由地面上长达10千米的矩形天线接收。每套由空中太阳能电池板和地面接受装置构成的电力产生和无线传输系统，其发电量相当于一座地面核电站。

　　早在1913年，既是航海家又是网球选手的法国人罗兰·加洛斯（承办法国网球公开赛的法国国家网球场就以他的名字命名）就提出能否从地面为空中飞行器提供动力的问题，随着微波炉和移动电话技术的成熟，加洛斯的问题有了答案。留尼汪大学的帕垂克·金狄解释说，从低频波到宇宙射线，整个电磁波波谱皆存在着波动。而波动向外发射时携带着能量，频率越高，能量越大。如果这些波能烹饪食品，当然也能提供电能，人们要做的仅仅是将微波转变成长波。

　　今年5月，留尼汪岛上召开了一次无线电力传输技术的国际会议。根据会议制定的纲要，工作频率在2．45千兆赫兹的磁控管（类似家用微波炉中的磁控管）将用于波动传输，该频率可使能量轻易穿过大气层，随后能量被由盘式天线、低压电流二极管和电子束回旋加速器（波动转换器）共同组成的地面设备“捕获”，最终转变成高压直流电源。会议上，研究人员还展示了一台样机并进行了演示。

　　3个月前，日本负责太空研究的竹之内纳曾宣布，2040年时，日本将在地球空间轨道上建造一座重达2万吨的太阳能电池板，发电能力为1000兆瓦。他说，这可能是清洁和永久性的能源，缺点是电价格将是现在核电售价的7倍。价格固然高，但皮格努莱特相信，由于石油燃料日趋枯竭和核燃料废物增加已造成越来越多的隐患，今后全球最终都将向日本学习，发展无线电力传输。

　　皮格努莱特表示，无线电力传输工程规模巨大，不亚于当年巴拉马运河的开凿和英吉利海底隧道的建造。如此工程，资金是最大的问题。科学家希望在月球上利用机器人采集月球材料建造大型太阳能电池板的设想要让商业银行家信服，目前也许还是天方夜谭。另外，尽管在月球上建太阳能电池板比在地球空间轨道上建耗费要小得多，但要立刻盈利仍然十分困难。皮格努莱特认为现在唯一的希望是政府投资，而要获得工程经费，科学家必须向全球的政策制定者证明天空无线电力传输的优越性。

　　1991年皮格努莱特向美国、加拿大和日本同行建议，在他出生的留尼汪岛进行无线电力传输试点项目，他认为该岛是世界首台工业化无线电力传输系统安装场地的理想地。现在，留尼汪大学的帕垂克·金狄作为无线电力传输试验项目经理，正负责将磁控管同离村庄最近的地面电源电缆相连，并发射微波能量，微波跨过村庄由一个15平方米的矩形天线接收。金狄说，他们的预算为25万法郎（约合3．1万美元），无线电力传输系统将在今后几年内完成。

　　为帮助试验地区的村民消除对微波的担忧，研究人员在当地学校举办了展览，让大家明白试验系统的工作原理，了解试验没有危害的原因。皮格努莱特说，对微波的担心纯粹源于无知。微波炉的危害在于炉中微波密度高，但如果其微波射向宽广的区域，则毫无危险可言。也就是说，如果将手放入工作中的微波炉中，手会被烧伤；但将微波炉门打开，人站在离其3米以外，不会对人体造成任何伤害。就像电灯一样，用手去触摸亮着的灯泡会感到灼热，但并不妨碍人们在灯下阅读报纸。