大功率电站尚无先例 需要实践进行检验
虽然太阳能热气流式发电技术提出较早,理论也是成熟的,但除西班牙的一个小型实验电站外,至今还没有大功率电站运行的实践,因此很多问题的解决还要经过实践检验。例如,如今的材料能否确保近千米高太阳塔的稳定性和抗风能力,连续的阴天如何有效地维持电站运行,暴雪过后如何迅速清除阻挡阳光的积雪等等。
设计者声称太阳塔的使用寿命至少50年以上甚至可达80年;项目建成后,只需50个工作人员维持运转,20万千瓦峰值输出时的运行效率可达60%(如果确实如此,那将是其它可再生能源发电方式所无法比拟的)等提法仍需实践检验。
然而可以相信,随着研究的深入,相关技术会越来越成熟。新材料的突破将使人们有可能选用既便宜可靠又长寿耐用的材料来建造高塔。
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美国亚利桑那州计划建造的太阳能塔是澳洲一间上市公司EnviroMission设计的,它几经评估选定并取得美国一间工程管理公司支持,投资7.5亿美元来建设世界上第一个大尺寸的太阳塔。
据报道,上升气流塔高约800米,仅次于全球最高的位于阿联酋的迪拜塔(826米)。塔身将选用轻质钢筋混凝土材料建成,塔的内部除了用钢筋做加强筋之外是空心的。塔基将覆盖大约1平方公里的地面。根据设计,32台大型涡轮发电机组就安装在这里,形成一圈环绕放置。
气流塔外围是占地37平方公里的巨大温室,选用玻璃或具有足够强度、耐紫外线照射的聚碳酸酯等聚合物薄膜制成能透光的顶部,堪称一个其大无比的天棚。据测算,其温室效应可令困在温室中心处的空气温度比温室外的环境温度高出约35℃。
在这样的设计条件下,塔底的风力涡轮机迎风面处的热气流流速可达每秒 15米,32个旋转的涡轮将产生20万千瓦的清洁电力,能供15万至20万户家庭用电。而与同样可以输出这么多电力的小型火电站相比,相当于每年减排了75万至83万吨的温室气体。
背景资料:西班牙曾建造 试验型太阳能塔
早在百年以前的1903年,就有一位名叫Isidoro Cabanyes的上校在一本名为《电能》的杂志上提议过要利用烟囱效应发电。
1982年,德国技术部门与西班牙电力公司Union Fenosa携手合作,出资在西班牙马德里南部150公里的曼沙那列士地区建设了一个可以发电的小型太阳塔样板装置。烟囱的高度为195米,直径为10米,温室的集热面积为46000平方米(温室直径244米),获得最大输出功率为50千瓦。
这个试验电站于1986年7月开始运行,记录了大量的运行数据,验证了太阳能热气流式发电的可行性。小型太阳能塔采用便宜的材料建成,目的是使用最低的建造成本,但不幸由于一场风暴,靠近塔的地方遭遇旋涡气流,致使这个小型试验电站遭到严重损坏,遂于1989年退役。(陈贺能 作者为中国科学院原新技术开发局高级工程师、中国科学院老科学家科普演讲团成员)