太陽能電站既不燒煤,也不用油,隻是裝有一個大煙囪,但這個煙囪並不是用來排煙的,而是用來抽吸空氣,因此稱它為太陽能氣流電站則更顯得確切一些。
矗立在太陽能氣流電站中央的大“煙囪”,是用波紋薄鋼板卷製而成的,其直徑達103米,高200米,重約200噸。在“煙囪”周圍是巨大的環形曲麵半透明塑料大棚。大棚的中央部分高8米,邊緣高2米,周長252米,這個龐然大物是在金屬骨架上安裝塑料板而建成的。氣輪發電機安裝在“煙囪”的底部。
大棚內的空氣經過太陽曝曬以後,溫度比棚外高出20℃左右。因為空氣具有熱升冷降的特點,又加上“煙囪”具有向外排風的作用,這樣使得熱空氣通過“煙囪”之後快速排出,驅使安設在“煙囪”底部的氣輪發電機發電。
德國這座太陽能氣流電站白天可發電100兆瓦,夜間雖然沒有陽光,但棚內空氣的溫度卻是出奇地高,還可以發電40千瓦。其發電成本與核電差不多。
13太陽池發電
利用水池彙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,則需要另外設置蓄熱槽。
陽光照射進水池時池水就會變熱,並引起水的對流,即熱水上升而冷水下沉。在溫度較高的水不斷地從池塘底部升到池麵的過程中,便通過蒸發和反射而將熱能釋放到空氣中,這樣就使得池中的水溫大體上保持不變。不管天氣多麼熱,也不管經過多麼長的時間,水溫總是比周圍氣溫低。為了提高池中的水溫,人們想了很多辦法,其中最成功的辦法應該是利用鹽水蓄熱的辦法。
一般而言,湖底處的熱水本應該往上升(由於熱水比冷水的密度小)而形成上下對流。但是,正由於湖水中含有鹽分,當它所含鹽分的濃度較大時,水的密度也較大,所以湖底含鹽濃度較大的熱水自然就極難上升,這樣一來就打亂了水的“熱升冷降”的循環過程。當湖水無法形成對流時,熱量便在湖底處蓄積起來,越積越多,而湖麵上重量較輕的一層水,就像同“鍋蓋”那樣,將池底的熱能嚴嚴實實地封住。就這樣,湖底的水溫就越來越高,可用來發電。
14太陽能空間電力站
科學家們經過仔細地研究,發現太陽光經過大氣層到達地球表麵時,其中有1/3左右的光能被反射回空間去。因此,在大氣層以上接收太陽能,可以比在地麵接收的太陽能多出4倍以上。於是,科學家們萌發了一個大膽的設想——把太陽能發電站建到太空中去。
為此,裝載太陽能發電站的太陽能動力衛星必須發送到距地麵36萬千米的地球同步軌道上去。衛星繞地球飛行一圈所用的時間,正好與地球自轉一周的時間相同,是24小時。
在動力衛星上裝有巨大的太陽能電池板,能夠將太陽能直接轉換成電能,並且將電能轉換成微波能而發回地麵;地麵接收站通過巨型天線,將這些微波能重新轉換成電能。
美國在20世紀70年代初期就發射了一顆裝有147840個太陽能電池的動力衛星,可發電115千瓦。它與裝在“阿波羅”飛船上的另一個發電能力為113千瓦的太陽能發電裝置相似。
15氫能
在眾多的現代新能源中,氫能獨樹一幟,將成為21世紀最理想的能源。這是因為,在燃燒相同重量的煤、汽油和氫氣的情況下,氫氣放出的能量最多,而且它燃燒的產物是水,沒有灰渣和廢氣,不會汙染環境。煤和石油的儲量是有限的,而氫主要存在於水中,燃燒後惟一產物也是水,可源源不斷地產生氫氣,成為用之不竭的能源寶庫。
氫是一種無色的氣體,燃燒1克氫能釋放出142千焦的熱量,是汽油發熱量的3倍。氫的重量特別輕,比汽油、天然氣輕多了,因而攜帶、運輸方便。
在大自然中,氫的分布很廣,儲量很大。水可說是氫的大“倉庫”,大約含有11%的氫,泥土裏約含15%的氫,石油、煤炭、天然氣、動植物體內等都含有氫。
科學家們已研製出利用陽光分解水來製氫的方法。就是在水中加入催化劑,在陽光照射下,產生光化學反應而分解出氫。
16磁流體發電
磁流體發電是一種用熱能直接發電的發電方式。它的基本原理,是使高溫導電流體高速通過磁場,切割磁力線,於是出現電磁感應現象而使得導體中出現感應電動勢。當在閉合回路中接有負載時,就會有電流輸出。磁流體發電不像傳統的火力發電那樣,要先將熱能轉換成機械能,然後再將機械能轉換成電能。而是直接將熱能轉換為電能。
在磁流體發電裝置中,找不到高速旋轉的機械部件。當導電流體高速通過磁場時,流體中的帶電質點便受到電磁力的作用,正、負電荷便分別朝著與流體運動方向及磁力線方向相互垂直的兩側偏轉。在此兩側分別安置著電極,並且它們都與負載相連,這時導電流體中自由電子的定向運動,就形成了電流。
磁流體發電機由三個主要部件組成:一是高溫導電流體發生器,在以燃氣為高溫導電流體的磁流體發電機中,高溫導電流體發生器就是燃燒室;二是發電和電能輸出部分,即發電通道;三是產生磁場的磁體。
磁流體發電機也許多優點:結構緊湊,體積小,發電啟停迅速,對環境的汙染小等等。可作為短時間大功率特種電源,用於國防、高科技研究、地質勘探和地震預報等領域。
17電氣體發電
電氣體發電的原理與靜電發電機的工作原理相似。靜電發電機的高壓電極是一個支撐在絕緣支柱上的空心金屬圓球。圓球下邊開孔,用夾膠的棉織品或絲綢做成的環狀絕緣輸電帶從孔中穿入球體。連接在直流高壓電源上的金屬針排的針夾,在氣體的電暈放電中使輸電帶帶上電荷。這個過程稱為“噴電”。輸電帶帶著電荷進入高壓電極,高壓電極也有一套金屬針排,電荷通過氣體放電而轉移到高壓電極上去。這個過程稱為“吸電”。
電轉動輪帶動的輸電帶不斷循環往複,把電荷源源不斷地輸送到高壓電極上去,於是電壓便逐漸升高。假如將一個接地的高阻抗外負載接到高壓電極上,那麼負載上就會有電流通過。
電氣體發電實際上是由絕緣的氣流來代替絕緣輸電帶,通過氣體的溫度和壓力的變化來使氣流獲得一定的動能,氣流的動能又進而直接轉換成電能。
18地熱能
地熱利用就是指對地熱水或地熱蒸氣能量的利用。最廣泛的是對地熱直接利用,目前世界上地熱直接利用總量已達8228兆瓦。其中用於冬季取暖的占33%,溫室種植占12%,溫室養殖占13%,洗浴占15%,工業利用占10%。此外還用於農業幹燥、融雪等。
我國除利用地熱發電,還利用地熱采暖。
地熱還可以修造各種溫室,比如說我國有蔬菜溫室、花卉溫室、蘑菇溫室等。在西藏高原的寒冷季節,用地熱水供熱的溫室裏,西紅柿、黃瓜果實累累,生趣盎然。另外,還利用地熱溫室培育出優良的高產水稻雜交品種。
利用地熱溫室還能培育珍貴樹種;培育蘋果苗可以縮短育苗期;地熱溫室培育的葡萄能長年結果。
地下熱水還可以用來發展水產養殖。羅非魚、甲魚、鰻魚、石斑魚及許多熱帶魚等,在地熱水產養殖場裏遊來遊去。它們在北京也能安全過冬。
地下熱水在紡織、幹燥、造紙、機械、木材加工、製革等行業中都有應用。