巧收太陽光

寧波市中醫(yī)院一位普通的醫(yī)務(wù)工作者、科技追夢人何開浩，出于個人愛好，潛心研究太陽能熱利用技術(shù)，受到阿基米德故事的啟發(fā)，發(fā)明了一種叫做“塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的聚光瞄準(zhǔn)裝置”，獲得了國家發(fā)明專利。

塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)是利用獨(dú)立跟蹤太陽的定日鏡群，將陽光聚集到固定在塔頂部的接收器上產(chǎn)生高溫，產(chǎn)生過熱蒸汽或者先產(chǎn)生高溫熔鹽儲存熱量，再在必要時利用高溫熔鹽產(chǎn)生蒸汽，驅(qū)動汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組發(fā)電，從而將太陽能轉(zhuǎn)換為電能。

三十多年來，塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)仍未被廣泛應(yīng)用，其主要原因就是聚光瞄準(zhǔn)技術(shù)一直沒有解決，由于太陽東升西落，地球上不同位置的角度也不一樣，現(xiàn)有的空間幾何計算方法不容易用計算機(jī)編程進(jìn)行自動計算，使塔式太陽能熱利用技術(shù)到現(xiàn)在還停留在科學(xué)研究階段。

這一問題引起了何開浩的注意，但是到底從何處著手進(jìn)行研究呢?

他在翻閱資料、研究定日鏡和跟蹤控制系統(tǒng)的原理時，想起了中學(xué)課堂上老師講過的一個阿基米德的故事。

2200年前，阿基米德的家鄉(xiāng)遭到羅馬軍隊的侵襲。羅馬軍隊乘著揚(yáng)帆的戰(zhàn)艦，前來進(jìn)犯。阿基米德利用科學(xué)原理,讓婦女和孩子們每人都拿著自己家中的鏡子一齊來到海岸城頭，讓鏡子對準(zhǔn)強(qiáng)烈的陽光，集中照射到敵艦的主帆上，千百面鏡子的反光聚集在船帆的一點(diǎn)上，利用聚集太陽光產(chǎn)生的熱量燃燒了遠(yuǎn)處的敵船，迫使敵人退卻。

阿基米德的故事引發(fā)了何開浩心中的疑問，通過鏡子聚集太陽光產(chǎn)生的熱量燃燒遠(yuǎn)處的敵船，這真的可行嗎?

帶著這一疑惑，他用了大量的業(yè)余時間去驗(yàn)證，發(fā)明了一種叫做“塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的聚光瞄準(zhǔn)裝置”，并針對性地提出一組數(shù)學(xué)公式，用以在陰天或陽光偏弱的條件下計算太陽光線方位，從而指導(dǎo)定日鏡對角度進(jìn)行精準(zhǔn)定位。

何開浩發(fā)明的“塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的聚光瞄準(zhǔn)裝置”，主要包括激光束發(fā)生器、取光投射機(jī)構(gòu)和投射驅(qū)動機(jī)構(gòu)。

何開浩說，激光束發(fā)生器固定設(shè)置在圍繞高塔的太陽能聚光器上，且位于太陽能聚光器的反射鏡的轉(zhuǎn)動中心，各個太陽能聚光器上的激光束發(fā)生器可依次發(fā)出對準(zhǔn)高塔太陽能灶的激光束。

“取光投射機(jī)構(gòu)和投射驅(qū)動機(jī)構(gòu)設(shè)置在激光束光路附近，取光投射機(jī)構(gòu)由投射反射鏡或折射鏡組成，在激光束發(fā)生器發(fā)出激光束時，投射驅(qū)動機(jī)構(gòu)驅(qū)動取光投射機(jī)構(gòu)運(yùn)動到激光束的光路上，通過取光投射機(jī)構(gòu)將激光束反射或折射到檢光屏上。”何開浩說。

這種裝置結(jié)構(gòu)簡單、易操作、成本極低，把每塊定日鏡做成窗戶玻璃大小，像玻璃幕墻一樣安裝在建筑物的墻面和屋頂上就可以，做到了把太陽光收集起來為人們服務(wù)。

何開浩說，這套方法在日常生活中可以被廣泛應(yīng)用。例如，在眾多地下車庫、廠房、倉庫等地方，幾乎照不到太陽，只能安裝電燈，消耗甚大。如果使用光導(dǎo)管照明，它的效果又要打折扣，因?yàn)楣鈱?dǎo)管照明進(jìn)光口進(jìn)光量不是很多。即使安裝了一個大的聚光凹面鏡，也要面臨太陽位置不停移動的問題。如果用何開浩的方法去指導(dǎo)聚光凹面鏡轉(zhuǎn)動，以上難題就迎刃而解，因?yàn)樗梢源_保時刻聚集太陽光焦點(diǎn)落到光導(dǎo)管的進(jìn)光口里。

何開浩說，很多單位用鍋爐產(chǎn)生的蒸汽用于各種需求，會消耗大量燃料，用這種聚光瞄準(zhǔn)裝置則簡單很多，可以把屋頂?shù)年柟饩奂饋?，建造太陽能鍋爐，既環(huán)保又實(shí)用。而應(yīng)用最多的要數(shù)太陽能熱水器，“聚光瞄準(zhǔn)裝置”能夠通過用平面鏡把附近的太陽光反射到太陽能熱水器上，以提高它們的光照強(qiáng)度。

“這種方式可以有效控制太陽光的聚焦位置，待技術(shù)成熟，它就可以像拼積木一樣，拼出一個個太陽能電站。這樣就可以被大量運(yùn)用到日常生活場景，從而提升太陽能的使用效率。”何開浩說，這為太陽能熱發(fā)電的商業(yè)化創(chuàng)造了有利的條件。