槽形拋物面集熱器,是通過(guò)一片片有拋物面的弧形玻璃,將太陽(yáng)能輻射線聚集在含有特殊油質(zhì)的氣管中。油將加熱到400攝氏度,這個(gè)熱度隨后會(huì)把水轉(zhuǎn)換為水蒸氣。這些蒸氣將驅(qū)動(dòng)渦輪發(fā)電。整個(gè)發(fā)電過(guò)程中,槽形都會(huì)保持傾斜,以便能夠更好地捕捉到每天不同時(shí)段的太陽(yáng)光。
菲涅耳集熱器的工作原理類似前者。但它并不是由一片一片的玻璃制成。而是由一片片小鏡面組成。這也使得它的成本相對(duì)來(lái)說(shuō)更加低廉,但效率也相應(yīng)降低。不僅如此,本茨還指出,目前還沒有企業(yè)和制造商在這方面有經(jīng)驗(yàn),“現(xiàn)在還沒有人能夠用鏡面的集熱器建造太陽(yáng)能發(fā)電廠。
電力塔主要將吸收到的太陽(yáng)能射線集中到塔中。它的優(yōu)勢(shì)就是可以產(chǎn)生足夠高的溫度,從而使得被加熱的空氣可以直接用來(lái)推動(dòng)渦輪機(jī)。現(xiàn)在德國(guó)的科學(xué)家們正密切關(guān)注在科隆地區(qū)的相關(guān)示范模型。
最后是旋轉(zhuǎn)拋物面集熱器,它的外形看上去有點(diǎn)像衛(wèi)星接收器,它結(jié)合電力塔和槽形拋物面集熱器的技術(shù)來(lái)收集太陽(yáng)能。
太陽(yáng)能發(fā)電成本高
雖然沙漠經(jīng)常晴空萬(wàn)里,但是條件卻并不總是令人滿意。這也引發(fā)了關(guān)于太陽(yáng)能發(fā)電廠的一系列問(wèn)題:這些敏感的接收器是否能夠抵御強(qiáng)大的沙塵暴?電廠能否設(shè)在流動(dòng)的沙丘上?如何在茫茫沙漠獲得必需的水—從而轉(zhuǎn)換成推動(dòng)渦輪的水蒸氣?最后一個(gè)問(wèn)題,在夜晚,這些設(shè)備如何運(yùn)作?
太陽(yáng)能光熱發(fā)電相比太陽(yáng)能光伏發(fā)電的一大優(yōu)勢(shì)就是它能夠產(chǎn)生更易儲(chǔ)存的熱。因此,可以將上千噸硝酸鉀、硝酸鈉熔鹽鋪在太陽(yáng)能發(fā)電廠的設(shè)備槽中。這些無(wú)毒的化學(xué)物質(zhì)可以將白天吸收的熱能儲(chǔ)存在槽中,等到晚上的時(shí)候再釋放出來(lái),可以驅(qū)動(dòng)渦輪繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)長(zhǎng)達(dá)7.5個(gè)小時(shí)。
沙塵暴問(wèn)題確實(shí)讓人頭疼,不過(guò)有專家指出,美國(guó)的加利福利亞州的莫哈韋沙漠有9座太陽(yáng)能發(fā)電廠,但卻沒有發(fā)現(xiàn)類似問(wèn)題。德國(guó)太陽(yáng)千年股份有限公司正在西班牙建設(shè)它們的第三座太陽(yáng)能發(fā)電廠,該公司的技術(shù)顧問(wèn)認(rèn)為,一旦遭受沙塵暴的危害,接收器可以自由移動(dòng)到受保護(hù)的方向,等塵暴過(guò)后再進(jìn)行清理。“我們研制了相關(guān)的清潔機(jī)器人,可以自動(dòng)清潔接收器上的沙子和灰塵,整個(gè)過(guò)程只需要消耗少量的水。”這個(gè)顧問(wèn)解釋道。此外,他還表示,沙丘同樣不是問(wèn)題。“當(dāng)人們說(shuō)到沙漠,總是不由自主地想到那些可怕的移動(dòng)沙丘。”他說(shuō),“但實(shí)際上,撒哈拉80%的地方都是由石頭和碎石組成。
至于水的問(wèn)題,本茨表示:“水冷卻技術(shù)是一種選擇,如果你需要,你也可以冷卻空氣,但這會(huì)使工廠浪費(fèi)4%的效能。
另一個(gè)巨大的問(wèn)題就是成本問(wèn)題。太陽(yáng)熱能的成本約為20歐分每千瓦時(shí),相對(duì)于一常規(guī)發(fā)電來(lái)說(shuō),它的成本還是比較昂貴。但在一些專家看來(lái),如果太陽(yáng)能電廠能夠建造在陽(yáng)光充足的地區(qū),它的成本就可以下降到18歐分,甚至14歐分。
“到2020年,每千瓦時(shí)的太陽(yáng)能的成本可能小于10歐分。”一名專家預(yù)測(cè)。如果考慮到日益瘋漲的油價(jià)以及排放二氧化碳的成本,太陽(yáng)能越來(lái)越有競(jìng)爭(zhēng)力。
那么,建設(shè)一座太陽(yáng)熱能發(fā)電廠的成本如何?250兆瓦的槽形拋物面集熱器以及含硝酸鹽的儲(chǔ)存槽將要耗費(fèi)10億歐元。相比之下,煤電和核電廠由于效能較高(能夠達(dá)到45%和35%),成本也較低。建造一個(gè)12億歐元的煤電廠,效能可以達(dá)到太陽(yáng)能發(fā)電廠的近4倍。當(dāng)然,后者需要大量的煤供應(yīng),顯然要耗費(fèi)成本,而太陽(yáng)光卻是免費(fèi)的。
盡管煤電和核電廠的效率更高,但是還有很多因素沒有考慮在內(nèi)。比如,開采煤礦和提煉鈾礦的成本、對(duì)環(huán)境的破壞以及排放出的二氧化碳。此外,處理完的廢料和二氧化碳還必須再做處理。
從2013年起,燃煤電廠將不得不為產(chǎn)生的每一噸二氧化碳埋單,而太陽(yáng)能熱電廠沒有廢氣排放,建成20年后將收回成本。
歐洲太陽(yáng)能研究所的資深科學(xué)家維爾納·普拉策向《明鏡周刊》透露,由于目前只有少部分工廠使用,槽形拋物面集熱器尚未大規(guī)模生產(chǎn)。一旦改變這種局面,它們的價(jià)格將更加低廉。建造更多的太陽(yáng)能發(fā)電廠,將使得未來(lái)的建造更加低廉和快速,技術(shù)也能得到切實(shí)的改進(jìn)。
現(xiàn)今的太陽(yáng)能發(fā)電廠一般都是建在接近電力用戶的地方。但在不久的將來(lái),專家們相信,這些清潔能源將能夠遠(yuǎn)距離輸送到千家萬(wàn)戶。要做到這一點(diǎn),就需要建造高壓直流電纜,因?yàn)榻涣麟娎|會(huì)在運(yùn)送過(guò)程中消耗太多電力。
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