“沙漠技術(shù)”（Desertec）項(xiàng)目已經(jīng)登上過很多報(bào)紙的頭條。現(xiàn)在，研究人員正在研究如何實(shí)現(xiàn)一個(gè)具有很大前景的想法——他們想把太陽能熱電站附近沙漠中隨處可得的沙子用來緩存沙漠太陽能。
太陽能熱電廠大有希望解決世界能源問題。在沙漠中豎起的大量的鏡子將太陽光匯集起來，從而將油或者空氣加熱到幾百攝氏度。然后推動(dòng)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電流，這樣產(chǎn)生的電能成本比光伏太陽板低很多。
太陽熱能相對簡單的緩存方法使太陽能極具吸引力。用巨大的容器盛裝的液體鹽可以將熱量幾乎沒有損耗地儲(chǔ)存幾個(gè)小時(shí)。有這種液體鹽儲(chǔ)存罐的太陽能熱電廠理論上來講可以一天24小時(shí)不停地發(fā)電，相對于風(fēng)能和光伏電站，這是一個(gè)非常重要的優(yōu)勢。
2009年10月，多家能源和金融公司成立了“沙漠技術(shù)工業(yè)有限責(zé)任公司”，在北非建一個(gè)巨大的太陽能發(fā)電項(xiàng)目。這些巨大的沙漠電站將為北非，中東以及歐洲部分地區(qū)供電。
一個(gè)德國研究人員的想法可以使太陽能發(fā)電更加便宜：Jülich-太陽能研究院的科學(xué)家目前正在調(diào)查沙子是否也合適于熱量的緩存，因?yàn)樵S多發(fā)電廠所在的地方有大量的沙子可取。目前為止，用來儲(chǔ)熱的是液體鹽和陶瓷。
Jülich的試驗(yàn)裝置
Jülich-太陽能研究院的 Cristiano Boura 說：“我們已經(jīng)證明了沙子蓄熱的可行性”。現(xiàn)在要測試較大裝置的可行性。Jülich-太陽能研究院里鋪設(shè)了2000面可以旋轉(zhuǎn)的鏡子，這些鏡子將太陽能反射到太陽能塔上的一個(gè)接收裝置，該裝置中的空氣被匯集起來的太陽光加熱到近700攝氏度。
這種發(fā)電塔用一部分熱空氣來加熱水然后帶動(dòng)發(fā)電機(jī)。另一部分用來加熱陶瓷。這些磚狀陶瓷是目前為止儲(chǔ)存太陽熱量的最優(yōu)辦法。到了晚上，太陽熱電站就用這種方式發(fā)電。也就是說晚上的熱能不是來自太陽能塔，而是來著這些蓄熱的陶瓷。而這些瓷器其實(shí)就是一些被熱空氣吹過的多孔磚。
Jülich的研究人員認(rèn)為，沙子蓄熱可以使太陽能塔技術(shù)更加有吸引力。 Boura 說：“陶瓷蓄熱中的材料成本是整個(gè)蓄熱成本的三分之一，而沙漠中的沙子是免費(fèi)的。”
沙子是如何蓄熱的？試驗(yàn)電站包括兩個(gè)罐體，一個(gè)裝著680攝氏度的熱沙，另一個(gè)裝著120度的冷沙。還有一個(gè)空氣——沙子熱交換器，熱交換器里的沙子像沙漏一樣從上而下地流下來，熱氣流從側(cè)面吹過沙流，從而將熱量傳遞給后者。
如何運(yùn)沙子？
沙子所儲(chǔ)存的熱量通過一個(gè)沙子-水-熱交換器來回收。在沙子里鋪上一條裝滿水的管子，熱沙和空氣不斷運(yùn)動(dòng)，將熱量傳導(dǎo)給水。被加熱的水再來驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)電。
Jülich的研究人員說：“運(yùn)輸沙子是一項(xiàng)技術(shù)挑戰(zhàn)。”他們正在考慮利用壓縮空氣或者使用傳統(tǒng)的沙土輸送機(jī)，具體方法還有待研究。
鏡子反射的太陽能一半用來轉(zhuǎn)化為電能，另一半將被緩存起來，留作晚上發(fā)電用。用沙子儲(chǔ)存能量的方法不僅可以使太陽能熱電站更加靈活，而且可以在某些情況下降低電力生產(chǎn)成本。
七小時(shí)的緩存能力
西班牙的Andasol一號和二號太陽能熱電站使用的就是這種緩存裝置。據(jù)稱有七個(gè)小時(shí)的緩存能力。Andasol用來發(fā)電的不是Jülich的那種太陽能塔，而是一座拋物槽狀電站。幾米長的拋物線狀鏡子將太陽光收集起來，加熱管道中流動(dòng)的油。但因?yàn)橛筒荒苣透邷兀宰罡邷囟炔荒艹^390攝氏度。
Andasol使用的蓄熱材料不是陶瓷，而是硝酸鉀和硝酸鈉混合物。這些液體熔鹽被置于高14米直徑38米的容器中，最高溫度和最低溫度分別為390度和290度。
這種緩存方式即使過一兩天能量也不會(huì)損失。儲(chǔ)蓄效率達(dá)到95%。
有了這種緩存方法，可以進(jìn)行應(yīng)急發(fā)電。有的電廠用一個(gè)巨大的渦輪發(fā)電機(jī)每天只需兩個(gè)小時(shí)就將全天的熱能轉(zhuǎn)換成電能，而有的電廠采用小型發(fā)電機(jī)一天二十四小時(shí)不停地發(fā)電。這些運(yùn)作方式都取決于熱量緩存技術(shù)，發(fā)電廠需要考慮的只是怎么去安排發(fā)電是最經(jīng)濟(jì)的。
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