未来洁净能源的生力军
文章出处：《科技日报》倪永华   发布时间：2005-04-05  






　　提起太阳能，人们自然会想到那些四处可见、泛着粼粼蓝光的太阳能电池板。然而，这种采用太阳能电池板发电的方式规模小且转换效率低，远远不能满足人们较大用电量的需求。为此，科学家希望有朝一日能建成靠太阳能发电的大型热电厂，即先将太阳光转换成热能，然后再靠热来发电，以满足人们日常用电的需要。科学家预测，在10至15年内地球上阳光充足地区将会出现大量太阳能热电厂，向世界各国提供洁净电能。


　　实际上，太阳热发电原理早已为人所知。20世纪初研究人员就开始在屋顶采用槽式聚光镜获取能源：先将黑色管子里的油加热到400摄氏度，当油流过热交换器时将水蒸发成蒸汽，然后用蒸汽来推动涡轮发电机。随着时间的流逝，在研究人员不断努力下，太阳能发电技术获得巨大改进。目前，槽式太阳能发电的转换效率已经达到15％，也就是说1／6的入射光能可以转换成电能，而太阳能电池板的转换效率只能达到10％。80年代末，美国研究人员在加利福尼亚建成一座功率为354兆瓦的太阳能热电站，它相当于一座中型热电站。但是，槽式热电站的劣势是占地面积大，它需要一条长150米，宽6米的槽，其发电成本是煤炭、石油或天然气的3倍。


　　今年9月，西班牙政府通过一项新的法令，将原来每度电价从3欧分提高到15欧分。为此，西班牙计划于2004年建造一座欧洲最大的太阳能槽式热电站。为提高太阳能的利用率，研究人员研究将吸附管内的油换成水，这样既可以节省昂贵的油，还可以将水直接蒸发。但在水代替油技术试验成功之前，吸附管内仍以油作为热载体。从目前进展情况看，该技术有可能在5年内实现，届时太阳能的利用率有望提高到20％以上。


　　槽式发电并非是太阳能发电的唯一途径，有工程技术人员采用了别的方案，如塔式发电。他们采用上百个单反射镜（定日镜）从东向西跟踪太阳，反射镜将太阳光束照射到塔顶的热交换器上，交换器将吸收到的热导入盐溶液，加热后的盐溶液被泵到塔底，产生推动涡轮机的蒸汽。利用盐溶液的方法虽说不错，但溶液对管道和容器会产生腐蚀作用，为此科学家准备用空气替代盐溶液，用空气来传导热能。为解决空气导热性能差的缺陷，研究人员研制出一种“容积接收器”，其原理类似吸水海绵，可将空气加热至1200摄氏度。当热空气吹过该接收系统时，系统吸掉空气中的大部分热量，并将加热后的空气直接鼓入涡轮机，推动涡轮机发电。该方案将来是否会取代槽式发电方案，目前还没有定论。从理论上说，塔式热电站的太阳能利用率可以达到25％。重要的是塔式热电站还存在一定的技术问题，而槽式发电在技术上已经成熟。


　　除成本低于太阳能电池板外，太阳能热电站在太阳下山后仍能靠白天存储的热能来发电。存储热量需要储油罐或装载盐溶液的容器，这就要求有大的场地。将来肯定会有比上述热载体更好的介质，发现它们只是时间问题。总之，研究人员研究目标明确，近几十年内大型太阳能热电站将为人们提供若干个百分点的电能。


　　从地理位置看，太阳能发电在南欧比较合适，如西班牙、希腊和希腊的克里特岛。此外，北部非洲也是理想地区之一，如摩洛哥就有足够的面积建造太阳能发电站，假如太阳能发电站遍布该地区，可以提供目前全球所需的电能。中欧地理位置较差，如德国缺乏足够的光照，无论是建造塔式和槽式电站都不理想，因此德国也只能是作为发电设备研究和生产基地，出口这类设备和技术，然后进口这种洁净电能。


　　太阳能发电前景喜人，但关键还是电价问题。从目前看，太阳能发出的电每度为15欧分，尽管它的价格只是太阳能电池板发电的1／4,但它还是比用化石燃料能发出的电要高，没有可靠的财政资助能以维持。专家们倒是持乐观态度，他们认为，10至15年后太阳能热电站发出的电可以降至5至7欧分，可形成与传统发电展开竞争的态势。