在太陽能的作用下,綠色植物通過葉綠素的光合作用,能將簡單的無機物變成複雜的有機物。實際上,這些綠色植物生長發育的過程,就是它們在機體內積累太陽能的過程。古代綠色植物由於地殼運動被埋到深深的地下,經過長期高溫、高壓的作用就慢慢地變成了現在的煤炭。可見,煤炭所含的能量歸根到底是古代綠色植物通過光合作用蓄積起來的太陽能。
太陽是光明和溫暖的象征,是萬物和生靈的使者。正因為有了它的無盡恩賜,地球上才有了生命的歡樂,才有了動力的源泉,才有了今天文明發達的世界。
怎樣采集太陽能
為了充分收集太陽能並使之發揮熱能效益,就必須采用一定的技術和裝置--集熱器。集熱器的功能,主要是能有效地吸收太陽能而又不向外擴散。為達到這個目的,除了要把集熱器表麵塗成黑色外,關鍵就是盡力提高反射鏡的反射率。實驗證明,平麵鏡的玻璃背麵要采用消除鐵離子的鍍銀工藝,在曲麵鏡上要塗敷碳化鋯薄膜,這樣可使太陽光的吸收率最大、擴散率最小。
太陽能集熱器是利用太陽能的基礎設施,種類比較多。常見的一種是聚光式太陽能集熱器,它利用拋物麵聚光原理,把太陽光聚集到一點上,從而大大提高太陽能輻射的能量密度,使局部獲得高溫。由於太陽的照射角度隨時都在變化,因此需要經常調節集熱器的聚集狀態。現在這項工作已可以由計算機來完成了。
20世紀70年代,國際上出現了一種“複合拋物麵鏡聚光集熱器”(簡稱CPC),它由兩片槽形拋物麵反射鏡組成,不需要跟蹤太陽,隻需要隨季節變化做稍許調整,便可聚光並獲得較高的溫度。當時,不少專家對CPC評價很高,甚至認為是太陽能利用技術的一次重大突破,預言將得到廣泛應用。但幾十年過去了,CPC仍隻是在少數示範工程中得到應用,並未像平板集熱器和真空集熱器那樣大量使用。
平板集熱器和真空集熱器都屬於非聚光式集熱器,它們能夠利用太陽輻射中的直射輻射和散射輻射,但集熱溫度較低。在太陽能低溫利用領域,其經濟性能遠比聚光式集熱器好。
由於平板集熱器的熱損較大,人們將大部分的精力都放在真空集熱器的研製上。早在20世紀70年代研製成功的真空集熱器,其吸熱體被封閉在高真空的玻璃管內,大大提高了熱性能。為了增加太陽光的采集量,有的在真空集熱器的背部還加裝了反光板。這種集熱器的集熱效率很高,能把水溫加熱到100℃,空氣溫度加熱到200℃,並且不受環境影響,可常年使用。日本建造的一座10千瓦的太陽能實驗電站,太陽鍋爐中的蒸汽溫度可達350℃。
經過多年的努力,我國在全玻璃真空集熱器方麵,已經建立了擁有自主知識產權的現代化產業,用於生產集熱器的磁控濺射鍍膜機在幾百台以上,產品質量達世界先進水平,產量居世界首位。在熱管真空集熱器的研製方麵,我國也攻克了熱壓封等許多技術難關,建立了擁有全部知識產權的熱管真空集熱器生產基地。
以上所說的集熱器都是由聚光單位組成的“分散式集熱係統”。除此之外,還有“塔式聚光集熱係統”,這種係統把反射鏡集聚的太陽光都集中在高高聳立的中心塔頂端的集熱器係統上。這種聚光係統的特點是可以獲得溫度非常高的水蒸氣,發電能力特別強;其不足之處是需要占用很大地方來設置反光鏡。據計算,一座1000千瓦的太陽能熱電站,就需占地110×110平方米,10000千瓦的熱電站則需占地350×350平方米。目前,世界上最大的塔式拋物麵反射聚光係統有9層樓高,其中心溫度可達4000℃。