太陽池發電

利用水池匯集太陽能進行發電就是太陽池發電。太陽池就是利用水池中的水吸收陽光,將太陽能收集並貯存起來。這種太陽能集熱方法,與太陽能熱水器的原理相似。不同的是太陽池本身就能夠充當貯存熱能的蓄熱槽,但用太陽能熱水器來貯存大量的熱能,則需要另外設定蓄熱槽。

基本介紹

  • 中文名:太陽池發電
  • 外文名:Solar Pond Generation
  • 性質:利用水池匯集太陽能進行發電
  • 所屬:電力術語
簡介,鹽水池集熱原理,太陽池發電站的結構,

簡介

淡水湖泊的水面受到陽光照射後,水溫便會升高,熱水上升,冷水下降,從而引起水在豎直方向的對流,完成熱水與冷水之間的熱傳遞及熱交換,所以湖水層間的溫差不會太大。此外,熱水從底部升到水面時,總會通過蒸發和反射將一部分熱量散失掉,所以即使是夏天,湖水的溫度也總不會高過大氣溫度。
1902年,匈牙利物理學家Kalecsinsky偶然觀察到一個有趣的現象:在一些天然鹹水湖中,水底的溫度往往高於水面。如夏末時節的匈牙利邁達夫湖,在湖深132 cm處,水溫竟高達70℃。這是鹹水湖的一個奇特共性,即越接近湖底,水溫越高。
鹹水湖湖底奇特的高水溫現象根源在於水中所含有的鹽分。越靠近湖底,水的含鹽量越高,密度也就越大,因而湖底的熱水難以形成冷熱對流,隨著湖底儲存的熱能越來越多,水溫也隨之上升,從而使鹹水湖成為天然的太陽能存儲器,既能集熱,又能儲能,成本低廉,競爭性強。
如何把太陽池中的熱能轉換成電能是太陽池電站的技術關鍵。專家們採用Rankine循環渦輪機,把湖底的熱鹽水用水泵抽入管道蒸發器,使蒸發器中的低沸點有機液體蒸發為氣體,驅動渦輪機旋轉,從而帶動發電機發電。有機液體蒸氣從渦輪機出來後,經過冷凝器冷卻為液體,又循環流入蒸發器;而熱水通過蒸發器降溫後,又被送回鹹水湖的底部,從而形成了一個把太陽能轉化為電能的完整循環。
20世紀50年代,以色列科學家就提出了建造太陽池發電站的構想。死海海水含鹽濃度為27.5%,幾乎是一般海水含鹽濃度的8倍。在炎熱的夏天,死海充分吸收太陽能後,底部水溫有時可達90℃,這是其他水域望塵莫及的。基於這樣得天獨厚的條件,以色列把第一個太陽池電站建在死海。在1979年底,當死海西南岸附近一個面積為7000 ㎡、深2.5 m的水池周圍突然亮起一片耀眼的燈光時,這個經過20年的探索和試驗的構想終於變成了現實。人類從此在利用太陽能的歷史上又多了“太陽池電站”這樣一個新穎的名稱。
後來,以色列又在死海北岸附近的沙漠中建造了一座大型太陽池電站。電站有兩個太陽池,其中一個是人工挖成的。為了防止滲漏,太陽池用聚乙烯薄膜鋪設了池底,在水面上安裝了用塑膠製成的防浪網。
此後,美國、蘇聯、加拿大、印度、伊朗、日本等國對太陽池發電的各個方面進行了研究。在智利,希爾施曼和格特經詳細研究,建造了一座造價大體上與水電站相當的大型太陽池發電系統,這是其他太陽能發電系統所不能比擬的。因此,太陽池發電是一個既充滿希望又具有很大競爭力的太陽能利用裝置。
顯然,人工建造的太陽池可以儲能,甚至可以用作季節性儲存,廣泛用於熱水、採暖、空調系統,以及糧食乾燥、造紙、製鹽和海水淡化等低溫用熱場合,甚至可用於一些地區的農村莊園和建築,使用十分方便。

鹽水池集熱原理

一般淡水池在太陽光照射下,進入水中的陽光會使水受熱而溫度上升,並引起對流。即較熱的水升到表面,較冷的水則降到底層。較熱的水升到表面以後,很快將熱量散到大氣中去。因此,淡水池不能很好地保存太陽輻射能。
鹽水池的情況則不同。在鹽水池中,從下往上,鹽水的濃度有一定梯度;底層的濃度最大,一般為飽和狀態;往上濃度逐漸減小,上表層濃度最小。上表層稱對流區,中層稱無對流區,下層稱集熱和蓄熱區,太陽輻射透過水層進入水中,陽光在水中傳播時,其能量逐步被水吸收,從而使水溫上升。但由於水池中有濃度梯度存在,且濃度隨著水的深度而加大,故可以抑制升溫後水的自然對流。另外,池水的導熱係數很小,因而中層無對流區,起著良好的隔熱作用,而池水的水溫能保存起來。據測量,深1~1.5m的鹽水池底部的水溫,可達70~80℃,甚至超過100℃。
太陽池發電
如果將鹽池底部塗黑(自然黑土或加工),池水的表面覆蓋一層透明保溫層,那么其吸熱、貯熱的效果將更好。上述鹽水池可稱為太陽池。利用鹽水底層熱水低溫發電或供熱是完全可能的。

太陽池發電站的結構

太陽池發電站的工作原理,和利用太陽集熱器進行低溫熱發電的原理一樣,只不過,它是用太陽池作為一個大集熱器來提供熱源。如圖是死海太陽池電站的結構。
太陽池發電
冷凝器中的冷卻水,就是從太陽池表層抽取的低濃度的冷鹽水。從池底抽取的熱水,溫度為80℃。整個電站建立在岸邊。熱水管埋在地下,便於保溫。
與太陽能平板集熱器熱發電,塔式聚光發電相比,太陽池發電系統較為經濟。據報導,死海太陽池電站的造價,只相當於同等功率水電站的造價。但是,由於太陽池的受光面是水平面,因此不適宜在高緯度地區建造,只適合在南北緯40°以內建造。為減少土方量,建在平坦地區較為有利。如對天然淺鹽湖加以改造,可建設大型太陽池電站。

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