留一缕阳光把黑夜点亮 以“零碳电力”为目标的太阳能新技术

清风明月

留一缕阳光把黑夜点亮 以“零碳电力”为目标的太阳能新技术

        科技日报2007年10月11日讯    美国西南部，万里无云，太阳把每平方米8千瓦的能量倾泻给大地。加州莫哈韦沙漠中心巨大的抛物柱面镜利用太阳能把发电专用的特种石油加热到400℃，这些滚烫的石油再把热量传输给水使其变成水蒸气，用于涡轮发电。9个这样的聚热太阳能发电站每年能提供350兆瓦特的电力。
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0 \+ V) s/ b7 w6 ^    随着对气候变暖的担忧与日俱增，寻找煤或天然气燃料的替代品也日益急切。而且在电力消耗较大且迅速增长的美国中心城市，如拉斯维加斯、洛杉矶和菲尼克斯等地，可利用的太阳能设施也越来越多，使得这些地区对太阳能热发电技术的兴趣也快速增长。如今，这些地区的太阳能发电站已经让霓虹灯闪烁、让广告牌闪耀，极大缓解了当地的用电压力。
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# k/ Z- M0 P) |3 C% f9 N    无限遐想在太阳
    但有些人并不满足于现状。位于美国加州帕罗奥多的Ausra太阳能热发电公司首席科学家及缔造人、物理学家大卫•米尔斯有个更大胆的设想：用太阳能来提供美国需要的所有电力，甚至包括汽车所需动力。
2 x" N. W# \' a    米尔斯声称：“利用新系统，我们在18个月内不仅能降低太阳能热电的成本，而且能满足一个中等社会的需求，实现利用太阳能一天24小时供电。”而且所需成本仅为每千瓦/时10美分。如果把排放二氧化碳的成本也算上的话，加州用天然气发电的成本差不多也是这个数。
6 E1 R( [! g' O5 z. d    Ausra公司将依赖一种与以往不同的聚集太阳能技术来实现这个目标，该技术就是米尔斯利用菲涅尔透镜发明的紧凑型线性菲涅尔反射镜，该设备重量较轻、能覆盖更大面积，而且比形状精确的抛物面镜更持久耐用。米尔斯说：“即使往透镜表面扔块石头，石头也会反弹起来，因而可以在弗罗里达的飓风区建造这样的太阳能发电设备。”
+ w- E+ B- u6 s8 r7 n" @    这种菲涅尔太阳能热发电技术的另一特点是完全不需要石油，它在50个大气压的高压下将水加热到约280℃左右，然后利用产生的水蒸气去带动涡轮，发电量完全取决于太阳的光照强度和反射镜的数量。

    奇思妙想存蒸汽
    不过夸夸其谈是没人相信的，关键在于证明这是否能实现。迄今为止，该公司只有一个太阳能电池阵，主要用于辅助澳大利亚的一个燃煤发电站，给它提供额外蒸汽以提高其发电效率。现在，Ausra的太阳能电池仅能生产12兆瓦特的热量。但即便如此，该公司依然表示，其新技术将会使太阳能热发电对美国西南部甚至整个美国的电力生产带来巨大影响。
8 C5 {: u0 A( T: ]2 P" ]; O2 ]    美国科罗拉多州国家可更新能源实验室的聚光太阳能发电专家马克•穆翰说：“线性菲涅尔反射镜概念或许可以实现以上所说的目标，”但他同时认为，Ausra和其他使用同样技术的公司，“还只是在提出大胆设想，一些以往没有任何人尝试过的设想。”
    同样，如果要实现这个宏伟目标的话，能量储存也是一个重要问题。米尔斯说：“现在太阳能发电占总电量的比例不大，但如果能有效储存太阳能的话，那么它产生的电量将和煤炭相当。”而Ausra声称已经解决了储存问题，并且使用的不是融盐和其他昂贵的方法。事实上，该公司在估算成本时已经把储能计算在内，据这家公司估计，如果能储存16小时热量的话，其电价将会降到大约8美分。国家可更新能源实验室的高级分析员纳特•布莱尔说：“人们都知道热量储存比电力储存成本低，但很少有发电站能利用这个优势。”
( e1 l. y* H  Y7 g2 y+ j+ d    Ausra则想到了这一点，该公司的储存系统将使用压力和蒸汽蓄力器来实现水蒸气储存。其执行副主席多纳解释说：“即允许一部分蒸汽被压缩成热液，当通向涡轮的管道被打开时，被压缩的蒸汽在压力减小的情况下再重新变成蒸汽”。虽然专家称该技术或许将会对电网内储存、液流电池甚至是超大容量电容器都有帮助，但目前还没有研究证明如此长时间的蒸汽储藏是否可行，“蒸汽储藏目前还只是短时间，如一小时左右可行，”穆翰说，“在现阶段，大量以及高压储存蒸汽是一件高风险的事。”
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    信心满满画蓝图
    米尔斯和同事在前不久于北京召开的2007世界太阳能大会上提交的论文中说，如果其储能系统可以正常运行，他们的太阳能热发电站可以提供的电量将相当于加州和得州两个地区的用电需求，通过与这两个州的电力系统相结合，太阳能热电站将可以提供美国96%%的电量，甚至包括给电动车提供的动力。当然在他们设想的以太阳能为主体的电网中，同样包括其他可再生能源，如风能。由于冬季太阳光照强度减弱，此时需要的大量热量将和风能有关，而且风能的不连续性可以由电力和太阳能来补充。
( d+ _+ F. X9 q7 d  `    这项太阳能方案听起来前景广阔，但是该方案即使能顺利实现，也需要很多其他方面的建设和投资，其中最主要的是连接美国西北部无云区域和东北部多云区的高载能、远距离直流传输线路。布莱尔说：“在东部直接实现太阳能覆盖目标的成本很高，因为这个区域的太阳光照不充分，”“因此可以考虑建造一些大规模传输系统把电能直接传送到东部。”而且这种技术现在已经存在，多纳乐观地认为，“在传输方面不需要新技术，现在已经有兆伏传输了。”
7 F8 i( K7 m2 p) {! B    Ausra希望今年秋季能公布几个合作关系，并透露Ausra已经获准在南利里福尼亚建造一个太阳能热电站，但具体地点暂未公开。如果Ausra的储能系统发挥作用并且成本合算的话，Ausra或许将给太阳能利用带来巨大改变。多纳宣称：“我们有能力实现零碳电力，并且不提高价格，这是以前想都不敢想的，但我们有信心”。
- o: c; M. |# [0 F; i* X6 A5 m  ?来源：中国科技信息网

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太阳能发电是以后环保能源的大趋势，而且比较可行。
期待着更新的技术出现。