解密最新太陽能發電方法

高　峰

在很早的時候，人類就知道凸透鏡或凹面鏡可以聚集太陽光，聚集起來的陽光強度很大，甚至可以點燃柴草。到了現代，人們開始利用太陽能發電，但是太陽能發電量低的問題一直困擾我們。近年來，一些國家的科學家開始嘗試用凸透鏡或凹面鏡聚集陽光的方法，使得太陽能的利用更集中一些，發電的功率更大一些。

太陽能電池板可以把照射到其表面的太陽光的能量部分轉化為電能。美國IBM公司開發了凸透鏡聚光發電系統，將太陽光經過凸透鏡聚集后，再投射到太陽能電池板上，借此增大太陽光的強度，從而增加太陽能電池的發電量。研究結果表明，利用凸透鏡聚光之后，太陽能電池板的發電功率可提高4倍。

其實，利用凸透鏡聚光發電的想法早就有人提出。但是，聚光發電遭遇的最大困難是溫度問題。經過凸透鏡聚光照射之后，太陽能電池板的表面溫度可升高到1000度。而IBM公司的這套聚光發電之所以能夠取得成功，是因為研究人員在傳統的太陽能電池板上加入了特殊的制冷系統，它能將電池板的表面溫度從1600度降低到85度，從而有效地避免太陽能電池板被燒毀。

目前，相對便宜的太陽能電池板往往效率很低，無法生產出足夠的電能，而高效的太陽能電池板卻又十分昂貴，無法在普通消費者中推廣。澳大利亞的“綠金能源”公司研制的“太陽球”很好地解決了這一問題，它可為那些生活在山區的居民提供充足且廉價的電力。

“太陽球”的表面是一片直徑為1.13米的丙烯酸酯制成的凸透鏡，它可聚集500倍的陽光到光電轉換器上。整套設備都被安裝在了一個鋁制導熱支架上，以便及時地為太陽能電池板降溫。“太陽球”上還配備有一套雙坐標驅動設備，能夠跟蹤太陽的運動并調整凸透鏡的朝向。測試表明，在晴朗的日子里，一部“太陽球”的發電功率可以達到330W。

聚集太陽光之后會產生高熱，如果采用冷卻系統又會浪費能源。因此，諾貝爾物理學獎獲得者、意大利著名的物理學家卡洛·魯比亞教授表示，可以直接用聚集的太陽光的熱量發電。他向政府提出了在意大利南部拉蒂納建立凸透鏡式太陽能發電站的計劃。

這個太陽能發電站的主要原理是使用各種形狀的凸透鏡采集太陽光熱能，然后利用目前的汽輪機技術，把太陽光熱能轉變成電能。由于太陽能可以被貯存在具有熱貯功能的特殊液體里，因此，即使在太陽被烏云遮住的情況下，凸透鏡式太陽能發電站仍然能夠繼續工作。

魯比亞希望在21世紀中期讓意大利大部分地區的居民都使用太陽能，那時就可以大大緩解環境污染的問題了。根據魯比亞和有關部門向政府提交的計劃，意大利還將在日照期長的西西里島建立一個發電量為100MW的凸透鏡式太陽能發電站。

現在一些地區的人用太陽灶做飯燒水，太陽灶的主體是拋物面形狀的鏡面，把陽光反射以后再聚焦，焦點就是放鍋燒水的地方。現代的太陽能發電設備多種多樣，其中一種的原理就和太陽灶一樣，但其規模和熱水量要大，生成的蒸氣可以帶動渦輪機發電。德國航空航天中心技術熱動力學研究所的科研人員就致力于開發這樣一套蓄熱系統。

參與研究的塔默博士介紹說：“比起太陽能電池板來，太陽熱能發電系統的好處是可以儲熱，晚上也可以發電。”開發蓄熱裝置需要解決的首要問題就是尋找合適的蓄熱材料。德國開發人員選中的是含鉀、鈉的硝酸鹽，并在蓄熱材料里分層鋪設石墨導熱管。白天太陽能光熱設備生產的多余蒸氣就可以通過石墨管道被輸送到蓄熱材料里，作為蓄熱材料的固態鹽吸收蒸氣的熱能而轉化成液態。太陽落山后再向石墨管道注水，水吸收液態鹽的熱量而變成蒸氣，帶動渦輪發電機，液態鹽因釋放了能量而變成固體狀態。如此循環往復，每天都不需增加新的原料，就可以不斷地利用太陽能了。

這種蓄熱方法也可以應用到其他需要蒸氣的工藝，比如說食品加工或者造紙行業。可以說，哪里有多余的熱能，就可以在哪里應用這種方法儲蓄這些熱能。