什么是無線輸電技術(shù)？有什么作用？

如果你是一個風景攝影愛好者，在取景構(gòu)圖時如何躲開花海中電線桿和飛架群山的高壓線一定會成為你經(jīng)常遇到的問題。如果你是一位寫字樓里的白領(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(shè)備的電源線。

的確，自從人類進入電氣化時代以來，用于傳輸電能的各種電線就成了人們?nèi)粘Ｉ钪凶顬槌Ｒ姷奈锲分?。雜亂的電線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)，人類在提高輸電效率和改進電線材料方面做出了不懈的努力，也取得了長足的進步。不過，近年來開始有越來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，希望能夠通過無線的方式來實現(xiàn)電能的傳輸，從而從根本上擺脫對于電線的依賴。最近，日本科研人員在這一方面就取得了巨大的突破性進展。

今年2月，在日本神戶港，三菱重工業(yè)公司在其下屬的神戶造船所內(nèi)，開創(chuàng)性地使用一塊高13米寬8米的平板型無線送電設(shè)備取代此前一直占據(jù)主流地位的拋物面型（俗稱為“圓鍋型”）無線送電設(shè)備，成功地將10千瓦的電力轉(zhuǎn)換為電波后，發(fā)送至距離500米外的無線受電裝置，點亮了與無線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發(fā)機構(gòu)（JAXA）也運用其他方式，成功地通過電波以無線傳輸?shù)姆绞剑瑢?.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，地面上的無線輸電技術(shù)已經(jīng)越來越接近實用化階段。

那么，無線輸電技術(shù)的實用化究竟將為人們的生產(chǎn)生活帶來哪些便利呢？日本《產(chǎn)經(jīng)新聞》列出了幾個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(shè)高壓電線的高大鐵塔頂端，都加裝有一個永遠閃爍著紅色光芒的航空障礙燈，用來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所輸送的高壓電，而必須在電塔上為其另外單獨架設(shè)一條低壓電線以提供電力。多數(shù)情況下，這條低壓電線的長度大致在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，目前比較樂觀的估計是，在未來5年之內(nèi)，無線輸電技術(shù)就能夠取代上述低壓電線的架設(shè)。

過去，當電塔和高壓電線被地震、霜凍、暴雪等自然災害破壞后，由于搶修電塔和重新架設(shè)高壓電線的工程既費力又費時，因此如何盡快恢復斷電地區(qū)的電力供應(yīng)往往成為搶險救災過程中的一大難題。而在未來，隨著無線輸電技術(shù)的輸電能力的進一步提高，人們完全可以使用直升機將無線送電設(shè)備和受電設(shè)備吊裝至斷電地區(qū)，從而通過無線輸電的方式來實現(xiàn)緊急供電。

此外，當前被視為主要新型能源技術(shù)之一的海上風力發(fā)電，在未來也完全有可能直接以無線輸電的方式，將遠離海岸線的海上風力發(fā)電機組所產(chǎn)生的電力傳輸至陸地，而無須鋪設(shè)海底電纜，從而大幅削減建設(shè)和維護的經(jīng)濟成本。

對于普通人而言，無線輸電技術(shù)的應(yīng)用前景也十分廣泛。隨著老齡化的加劇，已經(jīng)開始有越來越多腿腳不靈便的老年人依靠電動車、電動輪椅等設(shè)備來實現(xiàn)移動、出行和生活自理。但是，在固定插座上插拔電源線來對電動車等設(shè)備進行充電的傳統(tǒng)方式，對于大量行動不便的老年人而言，無疑是一件既困難又麻煩的事情。在未來，無線輸電技術(shù)的成熟會使得這一切變得十分輕松。老年人只要駕駛裝有無線受電裝置的電動車進入到無線送電裝置附近的一定空間距離之內(nèi)，充電的過程將自動被完成。

實際上，除了上述具體的應(yīng)用實例之外，無線輸電技術(shù)更為重要的意義在于，其有可能在無限廣闊的宇宙空間為全人類開辟出一條全新的能源獲取通道。

對于大多數(shù)人來說，太陽能發(fā)電技術(shù)也許并不新鮮。從家用的太陽能熱水器到荒漠中巨大的太陽能電池板陣列，都是人類通過到達地球表面的太陽光來獲取電能的具體方式。但是，任何鋪設(shè)于地球表面的太陽能發(fā)電設(shè)施都至少面臨著兩大無法克服的難題：一是地球自轉(zhuǎn)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，能否向距離太陽最近的地球赤道上空的靜止軌道上發(fā)射一種專門的太陽能發(fā)電衛(wèi)星，并為其安裝上正反兩面均能發(fā)電的巨大太陽能電池板。如此一來，由于不再受困于上述兩大難題，太陽能發(fā)電衛(wèi)星的發(fā)電效率將高出地面太陽能發(fā)電設(shè)備10倍以上。這也就是所謂的“宇宙太陽能發(fā)電”構(gòu)想。

據(jù)測算，按照目前人類所生產(chǎn)的太陽能電池板的能量轉(zhuǎn)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)射一顆配有邊長為2.5千米的正方形太陽能電池板的發(fā)電衛(wèi)星，其發(fā)電量可達到100萬千瓦級，足以和一座核能發(fā)電機組相媲美。

然而隨之而來的問題是，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使用，顯然不可能再采取架設(shè)電線的傳統(tǒng)輸電方式。因此，無線輸電技術(shù)能否取得重大突破，就成了“宇宙太陽能發(fā)電”這一宏大構(gòu)想能否轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實的關(guān)鍵之所在。

目前，隨著無線輸電技術(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)研究開發(fā)機構(gòu)已經(jīng)預測，到21世紀40年代，“宇宙太陽能發(fā)電”將得以實用化。屆時，宇宙空間中取之不盡用之不竭的太陽能將被太陽能發(fā)電衛(wèi)星轉(zhuǎn)化為巨大的電能，并運用無線輸電技術(shù)源源不斷地傳輸至地球表面。這對于人類逐步擺脫化石能源及其所造成污染問題，無疑將起到不可估量的推動作用。