太阳能气流发电.doc

1 浅谈太阳能气流发电技术摘要全球性常规能源短缺、供需矛盾日益激化,全球气候变暖、生态保护迫在眉睫,这双重的巨大压力将迫使人们寻找新能源和可再生能源。在众多能源中,太阳能优势独特,因为它储量无限,完全清洁。因此,太阳能越来越受到人们的重视。太阳能气流发电技术将古老的烟囱技术与现代太阳能热利用技术完美结合, 基于热压作用下的自然通风原理,利用太阳辐射为空气流动提供动力,将热能转化为动能,从而增大了压头和排风量。最早开始研究太阳能气流发电的是法国科学家 Trombe ,这一研究引起了人们的普遍关注。随后,人们对太阳能气流发电进行了一系列探索性研究,并将太阳能气流发电技术应用于许多领域太阳能气流发电技术作为一项新技术,在改善室内居住环境、食品及农副产品干燥处理、海水淡化、改善局部地区小气候和发电领域等有着非常广阔的应用前景,成为本世纪新能源与可再生能源研究的主要方向之一。关键字:太阳能气流发电原理发电技术一、工作过程及其原理太阳能热气流发电系统主要由集热棚、涡轮机、烟囱和蓄热层四个部件组成, 如图 1 所示。集热棚用金属支架支撑,其上铺盖玻璃、薄膜等透明或半透明材料, 形成一个巨大的太阳能收集器。集热棚下是用土壤、砂、石等材料做成的蓄热层, 可克服太阳辐射周期性和间断性的弱点,实现系统发电的连续性和稳定性。白天, 太阳辐射能通过集热棚的透明材料进入系统,加热蓄热层表面。当蓄热介质吸热时,其温度升高并将能量蓄积起来,与此同时蓄热层表面也向上表面的集热棚内空气传递热量。空气吸收热量,温度升高,密度降低,小于外界环境相同高度处的空气密度,从而形成了压力差。棚中央的烟囱起负压管的作用,加大了系统内外的压力差,形成强烈的上升流动。当系统内部空气以较大的速度进入烟囱中时, 强烈的上升气流推动安装在烟囱底部的轴流式涡轮机,将空气流的动能和势能转 2 换为机械能。若将涡轮机与发电机组相连,则可实现将太阳能转换成电能。图1太阳能气流发电的基本原理图二、太阳能气流发电技术特点及存在的问题与传统的发电方式比,新型的太阳能热气流发电系统具有结构简单、运行部件少、维修方便、运营成本低廉、无环境污染以及使用周期长等特点。同时,与太阳能光伏发电系统相比,太阳能热气流发电系统还有以下几个特点: 1 、昼夜运行稳定:能量密度低、日照波动大是太阳能辐射的基本特征,同样也是人类在大规模开发和利用太阳能时难以逾越的障碍,太阳能光伏发电就是如此。太阳能热气流发电系统中集热棚底部的土壤可以吸收大量的太阳能并将其储存,白天,在太阳光照下,集热棚吸收热量;晚上,土壤储存的热量可以继续向集热棚内的空气传递热量,从而保持系统的持续稳定地发电。 2 、发电技术简单:不需要先进的技术,系统的工作介质为空气,无需冷却装置。施工所需材料如玻璃、水泥、钢材等可在当地获得,这一切都大大降低了造价和结构的复杂性,也使得建成后的电站无论在运营上还是维护费用上都具有很大的优势。 3、改善环境: 太阳能热气流发电系统替代相同的火电厂可大量减少 CO 2、SO 2 以及氮氧化物的排放。但是现有的太阳能热气流发电系统仍然存在很多问题: 1 、现有的太阳能热气流发电系统利用土壤介质作为蓄热层,蓄热容量不够 3 大,因而发电效率并不高。 2、现有的太阳能热气流发电系统,热气流通过烟囱出口直接排放至高空中, 一方面对环境造成一定的温室效