EnviroMission太陽能熱氣流發(fā)電公司美國市場獲新進(jìn)展
發(fā)布者：陳賀能 Alice | 來源：CSPPLAZA光熱發(fā)電網(wǎng) | 0評論 | 8666查看 | 2012-12-11 16:10:00
CSPPLAZA光熱發(fā)電網(wǎng)報道：澳大利亞塔式太陽能熱氣流發(fā)電公司EnviroMission日前與相關(guān)方簽署了諒解備忘錄，EnviroMission將獲得德克薩斯州太陽能塔式熱氣流發(fā)電項目的獨(dú)家許可權(quán)。合作方可以在得到EnviroMission的授權(quán)后在德州規(guī)劃、開發(fā)并運(yùn)營這種電站，EnviroMission可從中獲得電站股權(quán)、技術(shù)服務(wù)費(fèi)等收益。
EnviroMission公司的這種技術(shù)稱為太陽能熱氣流式發(fā)電系統(tǒng)。它不燒任何燃料，不需用水，因而絕不排放任何溫室氣體，也不排放廢水或其他任何污染物，是一個典型的碳排放為零的清潔發(fā)電廠。
之所以能夠如此，是因?yàn)樗擅畹亟M合了三個為人熟知的科學(xué)原理——溫室效應(yīng)、煙囪效應(yīng)和風(fēng)力渦輪，使太陽光的熱能被利用來制造強(qiáng)大的上升氣流，驅(qū)動渦輪發(fā)電機(jī)發(fā)電，很有創(chuàng)意！
溫室效應(yīng)
加熱大量空氣
這個項目首先要建設(shè)一個巨大的“熱空氣收集器”，它實(shí)際上就是我們常見的大溫室。
首先，這個大溫室的頂蓋對陽光來說必須是透明的，白天陽光的直射和漫射，加熱了被約束在溫室內(nèi)的空氣。溫室內(nèi)的土壤等物質(zhì)的溫度因吸收太陽輻射能而上升，再向溫室內(nèi)輻射遠(yuǎn)紅外線從而加熱溫室內(nèi)的空氣。
其次，這個大溫室的頂蓋像一個“天棚”，它必須能不讓溫室內(nèi)物體輻射的遠(yuǎn)紅外線逃逸，盡量不讓溫室的熱量散失，起隔熱保溫的作用。
另外，根據(jù)需要，溫室內(nèi)還將放置一些“儲熱材料”。這些儲熱物質(zhì)的溫度因白天接受太陽輻射而上升，從而儲存了陽光的熱能；到了夜間，這些儲熱物質(zhì)通過輻射遠(yuǎn)紅外線向室內(nèi)緩慢釋放它白天所吸收的熱量，一定程度上維持著溫室內(nèi)空氣的溫度，以便維持夜間也有相當(dāng)?shù)陌l(fā)電能力。
煙囪效應(yīng)
形成強(qiáng)大的熱氣流
熱空氣上升的現(xiàn)象、煙囪的抽吸作用，生活中最常見不過了。多個世紀(jì)以來，北方農(nóng)村那些燒炕取暖的民房，就是用煙囪來改善炕內(nèi)煙道熱氣流的流通的。
由于空氣受熱后體積膨脹，就是說室內(nèi)的熱空氣變輕了，它要上升可又無處可去，此時如果溫室中部建造一座大煙囪，變輕了的熱空氣將瞬即通過煙囪上升至溫度低的煙囪出口，而溫室外部相對“較冷”的空氣將從溫室邊緣不斷補(bǔ)充進(jìn)來，必然會在煙囪內(nèi)形成一股強(qiáng)大的、向上的熱氣流。設(shè)想如果塔身設(shè)計得很矮,它的抽吸作用就不明顯。要使煙囪內(nèi)的熱氣流流動速度大，塔身就得高，它的抽吸作用也就越強(qiáng)。
因?yàn)闊焽柙O(shè)計得既高又大，我們就稱它為“上升氣流塔”。
風(fēng)力渦輪機(jī)
把熱氣流轉(zhuǎn)換成電能
在煙囪底部的氣流通道上安置多組風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)，強(qiáng)大的熱氣流通過時，它驅(qū)動渦輪機(jī)的葉片旋轉(zhuǎn)，熱氣流的動能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，從而帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電轉(zhuǎn)換為電能。這與水力發(fā)電站用的軸流式水輪機(jī)工作原理完全一樣。
由此可見，由于陽光及其所帶來的吸熱物體的熱輻射，溫室內(nèi)空氣被加熱，在煙囪的幫助下產(chǎn)生上升的抽吸氣流，它的動能驅(qū)動渦輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電，變成電能輸出，這三個古老而又成熟的技術(shù)組合，就是太陽塔的發(fā)電原理。
不用燃料不用水
實(shí)現(xiàn)真正的零排放
太陽塔的運(yùn)行不需要用水，這意味著它可以用在干旱的環(huán)境中，在大片荒漠上應(yīng)用，同時還能改善環(huán)境。例如大片荒漠沙地將得以覆蓋，切斷沙源。如果溫室內(nèi)能生長植物，種樹綠化，太陽塔內(nèi)將會有帶濕氣的熱氣流上升至高空，能形成雷雨云，增加降雨機(jī)會，這對改良沙漠的生態(tài)條件、降低沙塵暴很有幫助。
其次，建造太陽塔所用的原材料都是十分普通的，建造它并不需要高技術(shù)設(shè)備。再加上整個系統(tǒng)除了發(fā)電機(jī)組之外沒有其它運(yùn)動部件，因此可靠性高，維修簡便。
如果太陽塔項目商業(yè)化運(yùn)行成功，它不需要消耗地球資源、零排放、零污染的優(yōu)點(diǎn)決定了它將是能源與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的最好的清潔能源方式。
大功率電站尚無先例
需要實(shí)踐進(jìn)行檢驗(yàn)
雖然太陽能熱氣流式發(fā)電技術(shù)提出較早，理論也是成熟的，但除西班牙的一個小型實(shí)驗(yàn)電站外，至今還沒有大功率電站運(yùn)行的實(shí)踐，因此很多問題的解決還要經(jīng)過實(shí)踐檢驗(yàn)。例如，如今的材料能否確保近千米高太陽塔的穩(wěn)定性和抗風(fēng)能力，連續(xù)的陰天如何有效地維持電站運(yùn)行，暴雪過后如何迅速清除阻擋陽光的積雪等等。
設(shè)計者聲稱太陽塔的使用壽命至少50年以上甚至可達(dá)80年；項目建成后，只需50個工作人員維持運(yùn)轉(zhuǎn)，20萬千瓦峰值輸出時的運(yùn)行效率可達(dá)60%(如果確實(shí)如此，那將是其它可再生能源發(fā)電方式所無法比擬的)等提法仍需實(shí)踐檢驗(yàn)。
然而可以相信，隨著研究的深入，相關(guān)技術(shù)會越來越成熟。新材料的突破將使人們有可能選用既便宜可靠又長壽耐用的材料來建造高塔。
延伸閱讀
太陽能巨塔相當(dāng)于小型火電站
2011年，美國亞利桑那州計劃建造的太陽能塔也是EnviroMission設(shè)計的，它幾經(jīng)評估選定并取得美國一間工程管理公司支持，投資7.5億美元來建設(shè)世界上第一個大尺寸的太陽塔。
據(jù)報道，上升氣流塔高約800米，僅次于全球最高的位于阿聯(lián)酋的迪拜塔(826米)。塔身將選用輕質(zhì)鋼筋混凝土材料建成，塔的內(nèi)部除了用鋼筋做加強(qiáng)筋之外是空心的。塔基將覆蓋大約1平方公里的地面。根據(jù)設(shè)計，32臺大型渦輪發(fā)電機(jī)組就安裝在這里，形成一圈環(huán)繞放置。
氣流塔外圍是占地37平方公里的巨大溫室，選用玻璃或具有足夠強(qiáng)度、耐紫外線照射的聚碳酸酯等聚合物薄膜制成能透光的頂部，堪稱一個其大無比的天棚。據(jù)測算，其溫室效應(yīng)可令困在溫室中心處的空氣溫度比溫室外的環(huán)境溫度高出約35℃。
在這樣的設(shè)計條件下，塔底的風(fēng)力渦輪機(jī)迎風(fēng)面處的熱氣流流速可達(dá)每秒 15米，32個旋轉(zhuǎn)的渦輪將產(chǎn)生20萬千瓦的清潔電力，能供15萬至20萬戶家庭用電。而與同樣可以輸出這么多電力的小型火電站相比，相當(dāng)于每年減排了75萬至83萬噸的溫室氣體。
西班牙曾建造試驗(yàn)型太陽能塔
早在百年以前的1903年，就有一位名叫Isidoro Cabanyes的上校在一本名為《電能》的雜志上提議過要利用煙囪效應(yīng)發(fā)電。
1982年，德國技術(shù)部門與西班牙電力公司Union Fenosa攜手合作，出資在西班牙馬德里南部150公里的曼沙那列士地區(qū)建設(shè)了一個可以發(fā)電的小型太陽塔樣板裝置。煙囪的高度為195米，直徑為10米，溫室的集熱面積為46000平方米(溫室直徑244米)，獲得最大輸出功率為50千瓦。
這個試驗(yàn)電站于1986年7月開始運(yùn)行，記錄了大量的運(yùn)行數(shù)據(jù)，驗(yàn)證了太陽能熱氣流式發(fā)電的可行性。小型太陽能塔采用便宜的材料建成，目的是使用最低的建造成本，但不幸由于一場風(fēng)暴，靠近塔的地方遭遇旋渦氣流，致使這個小型試驗(yàn)電站遭到嚴(yán)重?fù)p壞，遂于1989年退役。（參考相關(guān)閱讀了解該技術(shù)視頻資料）
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