在非洲留尼汪島西南部的格朗巴桑大峽谷進(jìn)行了一場特殊的實驗:一只200瓦的燈泡亮了起來。在燈泡周圍,既沒有電線,也沒有插頭和插座。實驗者居伊·皮尼奧萊是一位從事太空研究的工程師。
居伊·皮尼奧萊的試驗就是利用微波進(jìn)行長距離無線輸電。一部發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能首先通過磁控管被轉(zhuǎn)變?yōu)殡姶盼⒉?,再由微波發(fā)射器將微波束送出,40米外的接收器將微波束接收后由變流機(jī)轉(zhuǎn)換為電流,然后將電燈泡點亮。這次試驗的成功,僅是走出了無線輸電的第一步。
第二步將從2003年開始,即給整個格朗巴桑村供電。這一步的試驗室試驗階段已經(jīng)完成。目前,第一批發(fā)射器和接收器樣機(jī)已由留尼汪的企業(yè)造出。工程技術(shù)人員決定在距格朗巴桑村700米遠(yuǎn)的山頭上建一座高壓電線塔,在山頭的峽谷邊緣修建發(fā)射器,發(fā)射器由一個小型的喇叭狀天線和一個拋物柱面反射器組成。發(fā)射器的磁控管將高壓電線塔輸來的電能轉(zhuǎn)換為電磁波束,電磁波束被谷底格朗巴桑村旁呈蜂窩狀的接收器接收。隨后,電磁波能先被轉(zhuǎn)換為高壓直流電,然后再被轉(zhuǎn)換為低壓直流電,最后被轉(zhuǎn)換為220伏的普通交流電供格朗巴桑村使用。最終,磁控管的優(yōu)點是價格低廉,缺點是壽命短、工作頻率難以控制。因此,磁控管將被雷達(dá)系統(tǒng)上常用的速調(diào)管所取代。速調(diào)管的工作頻率極易控制,壽命也比較長,但其價格比磁控管要昂貴得多。第三種取代方案是使用半導(dǎo)體。
在陸地上無線輸電的好處是發(fā)射器和接收器與大自然融為一體而不破壞環(huán)境,高壓線輸電或太陽光電板則會破壞環(huán)境;無線輸電的成本比地下電纜輸電的成本要低得多,甚至比用柴油發(fā)電機(jī)組發(fā)電的成本還要低。用于無線輸電的微波束的強(qiáng)度僅為每平方厘米5毫瓦,比每平方厘米100毫瓦的陽光強(qiáng)度小得多。因此,微波無線輸電十分安全,它不會發(fā)生電離,不會使周圍生物的基因發(fā)生變異。在微波接收器下面甚至可以種植蔬菜。
研究人員下一步的計劃是在太空建一座太陽能發(fā)電站:將一些地球衛(wèi)星送入距地面3.6萬公里高的同步軌道上,衛(wèi)星上的光電板將太陽的光能轉(zhuǎn)換為電能,然后將電能用微波的形式傳送到地球表面。太空上的光電板平均每平方厘米可以接收140毫瓦的光能,為地球表面光能接收效率的8倍。而且,在太空,光能的接收不受晝夜、陰晴和季節(jié)變化的影響。
據(jù)悉,對于太空電站生產(chǎn)的電能,日本和加拿大打算將電能通過微波由一架小飛機(jī)運回地面,而法國則打算在同步軌道上安置一面直徑為1公里的鏡子,將呈微波狀態(tài)的電能反射傳輸?shù)侥鞲缗c巴黎、撒哈拉與北京、澳大利亞與紐約之間,即將電能傳輸?shù)叫枰牡胤健H毡居媱澰冢玻埃矗澳昵昂蠼⑻瞻l(fā)電站。(國信)
法國將進(jìn)行無線輸電試驗 根據(jù)科學(xué)家的構(gòu)想,未來的無線電力傳輸(即無線輸電)技術(shù)系統(tǒng)將解決電力生產(chǎn)和輸送兩大問題。首先,計劃將50km寬的太陽能電池板安裝在月球上或在地球太空軌道上飛行。由于不受空中云彩、大氣塵埃及晝夜交替影響,接受的光照比地球上多8倍。產(chǎn)出的電能通過微波束傳送到地球,再由地面上長達(dá)10km的矩形天線接收。其每套系統(tǒng)的發(fā)電量相當(dāng)于一座地面核電站。