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[信息] 太阳能可以在夜间获取吗?

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发表于 2011-6-27 22:10:17 | 显示全部楼层 |阅读模式
如果你曾经购买过低碳产品,可能已经注意到:自己你的大部分或者全部的资金都投向了风能产品,而非太阳能。风能主宰着世界庞大规模的可替代能源市场,主要是因为它的价格便宜。但是在太阳能能源生产方面的最新发展或者可以让太阳能成为更可行的选择。通常情况下,太阳能转化成电能都是采用以下两种方式之一:一种是采用光伏电池,这种电池中吸收光子释放电子的半导体材料可以将阳光转化成电能。另一种是利用太阳热能涡轮机,它可以将太阳的热量转化成蒸汽,然后带动涡轮机旋转发电。太阳能热电站为即将发生的巨大改变做好了铺垫。


EIA/NREL
太阳能集热器能够在太阳下山后继续维持发电厂的运作

太阳能发电遇到的最大问题是显而易见的:太阳不是所有时间都能发光。夜间或者阴天,发电厂根本无法获取太阳能。因为发电厂无法全天候24小时运行,从而导致太阳能发电成本昂贵。如果天上云朵密布,发电厂的能源供应就会突然中断,那样也无法产生电能。晚上电力需求极大的时候,也会导致太阳能发电的不可行。
有一个很简单的解决方法:将太阳能储存起来,这样就可以在无法获取阳光的时候使用了。不幸的是,这种解决方法实施起来是非常困难的。直到最近在该方面取得的新突破,才使能源行业储存太阳能成为现实。
在这篇文章中,将会介绍将太阳能有效储存起来的方法,使我们在太阳落山的时候仍然能够使用它。同时,还会介绍第一个利用这种技术建立的工业发电厂,以了解该系统是如何运作的。你或许想不到这种突破性的储存材料在厨房里就能找到。

存储阳光储存太阳能的想法并不新鲜。因为把太阳能化作动力一直以来都是电力的选择,所以人们不断尝试想出能够在太阳能转化成电能之前保存它的方法。但所有先前的努力,总是会遇到无法攻克的难题。
有些人曾尝试用抽水上山的方法储存太阳能,直到水流回落的时候再将能量释放出来。而压缩空气然后再解压缩也是一种尝试。但是这些方法都存在着能源浪费的问题,回收端大约只有80%的太阳能存留下来[来源: Bielo]。电池也非常低效,使其过于昂贵而无法成为可行的大规模存储选择。就好像一咖啡壶的存储能源与笔记本电脑电池的电量一样多,但是成本花费却是电池的10倍[来源: Wald]。


Sandia National Laboratories
这是一批太阳能集热器,收集的太阳能以备后用

下面将要介绍一种储存阳光的新发现:高温是易于存储的。
暖壶的基本用途是储存咖啡的热量,太阳能热电站是将热量转化成电,因此储存热能不失为一种方法:让太阳先加热某种物质,使这种物质持续保持高温直到太阳下山,然后将物质中的热量转化成能够带动涡轮机的蒸汽。
当然,储存热量相对容易,你必须找到符合太阳能电力供应的合适物质。为了储存能运行太阳能热电站的超常高温,该物质必须在高温下保持稳定——能适应400度的高温地区,不然就会遇到蒸发和压力变化产生的问题[来源: Bielo]。如果这种物质价格便宜,且易获得也将是非常有帮助的。
我们的橱柜中有一种白色、晶状的物质,经常在炒鸡蛋、调酒、吃毛豆时用到它:盐。盐只有在非常高的温度下才会融化,并且在更高温度下才会蒸发,还能够无限制低成本的供应。此外,在这个过程中只会流失7%的能源[来源: Bielo]。
事实上,太阳能发电站的第一个盐储存装备使用的并不是普通食盐。而是使用了一种通常作为肥料的不同盐的混合物,混合物中包含纳和硝酸钾。西班牙格林纳达的安达索尔发电一厂有30,865吨(28,000公吨)该物质。[来源: Bielo]

安达索尔一厂2008年11月西班牙的安达索尔一厂开始发电,并且只要太阳在发光,它的运作就和其他太阳热电站一样。当一些太阳能集热器不能工作时,一堆集中在装满油的管道里的抛物槽镜就会产生超过400度的温度。这些高温油用来给水加热,进而产生带动涡轮机的蒸汽。
只有当太阳光照不在的时候,这种储存系统才会影响发电,该装置的具体运作如下:
安达索尔一厂的太阳能集热器足够大,使它收集的阳光是阳光明媚时电厂运作需要量的两倍。额外的热油被送到热能转换器中,热能转换器运作在存储着熔盐的巨桶之间。一桶相对低温的熔盐大约有260度,这些盐被灌入到从热油那里吸取温度的热能转换器中。随后这些高温熔盐(400度)流入第二个桶内,以备太阳被乌云遮挡时使用。


Sandia National Laboratories
太阳能收集系统的槽形抛物镜可以加热管道中的油,产生极大的高温

当发电站需要存储的热能时,高温盐会重新灌入热能转换器中。在这里,它将热量转移给将要产生蒸汽的油。油产生高温后流入到电厂中心,而这时相对冷却的熔盐回流到低温桶中。这个过程如此反复循环。
利用盐储存太阳热量,使电厂可以离开阳光依旧运行。运转时间几乎是其他太阳热电站的两倍。存储盐装置使安达索尔一厂比没有该装置时多生产出50%的能量——每小时178,000瓦电能[来源: Fairly]。这些增加的生产能力降低了发电厂的总体成本,使其最终可以与天然气发电成本相媲美。
这种类型的盐存储装置并不是唯一公开的存储太阳能的设计。一些发电厂正在考虑不需要油的更为直接的方式——收集和存储太阳热量都通过盐。沙是另一种潜在的蓄热材料。
还有一些组织开发了一种系统,可以模仿光合作用的分子效应储存太阳能:利用阳光将水分子分解成氢和氧,然后再在燃料电池中将其重新复合。
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