太陽能煙囪發(fā)電技術(shù)

隨后又將建設(shè)一個(gè)煙囪高達(dá)900m，最大輸出電量為1000Mw的電站。煙囪內(nèi)的空氣流速可以達(dá)到20。60m／s，可以推動一個(gè)或者多個(gè)渦輪機(jī)工作。這個(gè)1000Mw的電站，集熱棚的直徑大約為10km，為建這個(gè)電站需要大約80km’的土地。這個(gè)實(shí)驗(yàn)性的太陽能電站的煙囪重達(dá)200t，它由長8m、寬1。1．25m的波紋鋼板構(gòu)成；每隔4m都有環(huán)孔加固。共有24根拉索保證煙囪的穩(wěn)定，還可以防止地震。防震問題對在世界上某些地區(qū)是很重要的。對于建立更大的電站，這個(gè)問題已經(jīng)受到足夠的重視，通過用一種薄的、柔韌性好的塑料或金屬材料覆蓋層代替強(qiáng)化的混凝土或有預(yù)應(yīng)力的鋼拉索網(wǎng)，從而可以進(jìn)一步減輕煙囪的重量。

煙囪的底部裝著渦輪機(jī)發(fā)電機(jī)組，由于設(shè)計(jì)得很好，渦輪發(fā)電機(jī)可以晝夜不停地發(fā)電。白天渦輪機(jī)轉(zhuǎn)速為1500r／min，產(chǎn)生100kw的電量。晚上集熱棚下的地面把白天吸收的熱釋放出來，推動渦輪機(jī)以1000r／min的速度運(yùn)行，發(fā)電量為40kw。在集熱棚表面覆蓋層上每6m’裝有一個(gè)排水閥，排水閥平時(shí)是關(guān)閉的，以防止空氣流失，下雨的時(shí)候打開排水閥，讓雨水清洗集熱棚上表面的污物和雜質(zhì)。這樣的結(jié)構(gòu)與建立在鏡面基礎(chǔ)上的太陽能電站相比具有很大的優(yōu)勢(后者不得不定期對集熱棚上表面進(jìn)行清洗以達(dá)到最高的效率)。大型電站的安裝費(fèi)用為460美元／kW，運(yùn)行費(fèi)用為0．02—0．04美元／kWh。隨著集熱棚頂部溫度的提高，煙囪和集熱棚直徑的增加，電站的容量將會增加，并且每千瓦時(shí)的費(fèi)用也會降低。 　

太陽能煙囪電站的理想場所是戈壁沙漠地區(qū)，這些地區(qū)的太陽輻射強(qiáng)度都在500—600W／m’之間。在歐洲南部和非洲北部，太陽輻射強(qiáng)度平均也達(dá)到了400W／m2。如果這些地區(qū)每年有光照的天數(shù)為300d或者更多的話，在這些地區(qū)太陽能煙囪電站是可行的。 除了進(jìn)行發(fā)電外，太陽能煙囪電站還可能有其他應(yīng)用。一是這種電站能夠通過電解的方法產(chǎn)生氫氣，然后向外輸出氫氣；另外一個(gè)應(yīng)用是利用集熱棚周圍的空地，在溫室內(nèi)培育花卉等進(jìn)行園藝生產(chǎn)。 　

自從西班牙建成了第一座太陽能煙囪發(fā)電站后，美國、日本、德國、南非等國的專家已對太陽能煙囪電站表現(xiàn)出濃厚興趣。從1995年，南非物理學(xué)家斯廷納提出：在南非的北好望角建造太陽能煙囪電站。計(jì)劃中的太陽能煙囪電站將建在南非邊遠(yuǎn)的沙漠城錫興附近，該工程預(yù)計(jì)耗資約4億美元，發(fā)電能力將達(dá)到200MW。斯廷納認(rèn)為在南非建造太陽能煙囪電站是有機(jī)會與化石燃料電站競爭的。雖然在南非煤很便宜，而且這個(gè)國家對電力生產(chǎn)優(yōu)先考慮的是廉價(jià)而不是“清潔”，但是在南非建造太陽能煙囪電站還是可行的，因?yàn)樗倪\(yùn)行費(fèi)用和成本更低。這項(xiàng)龐大的工程仍存在巨大困難，建造1500m高的煙囪是目前世界上前所未有的。 　

1983年美國科學(xué)家Krisst在康涅狄格州首府西哈特福德市建成了一座煙囪高度為10m，集熱棚直徑為6m，輸出功率10W的庭園式太陽能煙囪發(fā)電裝置。1997年N．PasuMarc比報(bào)道了在美國佛羅里達(dá)大學(xué)建成了3種不同結(jié)構(gòu)的太陽能煙囪模型，并進(jìn)行了相應(yīng)的理論和實(shí)驗(yàn)研究。土耳其科學(xué)家KMlunk在土耳其的伊茲密爾市建造了一個(gè)微型電站，這個(gè)電站的煙囪高2m，直徑為7cm，集熱棚區(qū)域面積為9m2，發(fā)電功率為0．14W。煙囪中的渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子功率為0．45W，發(fā)電機(jī)的效率為31％。煙囪底部的溫差和壓差分別為4Y和200Pa。