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太阳能是一种储量巨大而且可持续使用的绿色能源,这是众所周知的事情了。但是,我们通常在想到太阳能电厂的同时,会想到的一个突出的问题:“夜晚没有太阳了怎么发电?”毕竟,居民生活用电的高峰期在夜晚。最近,西班牙研究人员开发出一种可储能的太阳能电厂,可昼夜不停地发电。
数千个反射镜围绕着一个高塔
太阳能高塔电厂模型
所有反射镜把太阳能反射到高塔顶端的水箱中
高塔旁边的蓄热罐
西班牙高塔电厂中密密麻麻地分布着数百个高塔
太阳能高塔
集热发电
可以昼夜发电的电厂是太阳能高塔电厂,其主体是一个高高的如同工厂的烟囱一样的建筑。这种发电系统还包括集热区、蓄热罐和涡轮发电机组等。每片集热区中有数千面太阳能反射镜。这些反射镜紧紧围绕着一个高塔,按照经过精确计算的角度进行安装。在白天,所有反射镜把阳光集中反射到高塔顶端的大水箱中,里面的水被加热成蒸汽后可驱动涡轮机发电。数个高塔连成一片,组成一个面积可到几十平方公里的巨型太阳能发电厂。在西班牙已经建成的一个高塔电厂中,密密麻麻地分布着数百个高塔。
从上面的介绍我们可以看出,太阳能高塔电厂与我们熟知的太阳能电厂发电原理不太一样。以往的太阳能发电厂一般采用太阳能电池板,通过吸收光子的能量直接产生电流,因此这种发电方式又被称为光伏发电。而太阳能高塔发电厂则是利用反射的太阳光加热水来进行发电,因此这种发电方式被称为反射太阳能集热发电。
既然太阳能发电是一种可持续利用的绿色能源,为何没有大规模推广?除了成本和效率问题外,还有一个重要的问题是太阳能不稳定,有阳光的时候才能发电,阳光弱的时候发电功率也小。怎样才能保障太阳能能够全天候稳定地输出电能?奥秘就在于蓄热罐。这个大大的罐子在太阳能高塔的旁边,可把白天发电后剩余的一些热能储存起来。
蓄热罐
可以储存太阳能
蓄热罐中的储能物质是硝酸盐,主要是硝酸钾和硝酸钠。硝酸盐在白天受热融化,吸收热量。在夜晚温度降低时,这些硝酸盐则凝固,并释放大量的热量到管道中,继续加热高塔水箱中的水,产生蒸汽继续发电。蓄热罐在夜晚释放的热能,足够让发电站在没有阳光的情况下运行15小时。也就是说,白天晒9个小时太阳,全天24小时都可以发电。类似的创意就在我们身边。不少人家房顶上安装了太阳能热水器,就是利用白天强烈的太阳能把水烧热,储存到晚上需要洗漱的时候用。
太阳能高塔
发电有利环保
除了西班牙外,德国、美国、澳大利亚等国的研究人员相继对太阳能集热发电展开研究。澳大利亚一家名为“环境任务”的公司在新南威尔士州建造一座规模庞大的太阳能高塔。该发电站的塔高达1000米,底部的集热区直径达7000米,装机容量达到200兆瓦,足够20万户家庭使用,预计每年可以减少至少90万吨二氧化碳的排放。
在世界各国,都有一些干旱的荒漠地区,这些地区曾被视为无用的贫瘠地区。太阳能专家表示,荒漠地区往往太阳能储量十分丰富,空中云汽量很少,阳光十分充足,晴天的比例很高,可以大力发展太阳能,尤其是太阳能高塔这样的全天候发电系统。这样不仅可以大量减少化石能源带来的污染,还可以利用太阳能电力发展远程灌溉系统,实现局部戈壁和沙漠的绿洲化。
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