動力的源泉:能源科技 第四節(3)(1 / 1)

怎樣儲存太陽能

地麵上接收到的太陽能,受氣候、晝夜、季節的影響,具有間斷性和不穩定性。因此,如何將采集到的太陽能儲存起來是十分必要的,尤其是對於大規模利用太陽能更為必要。太陽能不能直接儲存,必須轉換成其他形式的能量方可儲存。目前,大容量、長時間、經濟地儲存太陽能在技術上比較困難,太陽能儲存技術在目前基礎上還應繼續完善和提高。

現在,世界上最普遍的儲存太陽能的方法是熱能儲存,即先將太陽能轉換成熱能,然後再將其儲存在密封、隔熱的材料中,以供需要時使用。熱能儲存按儲熱材料的不同,可分為顯熱儲熱、潛熱儲熱、化學儲熱、塑料儲熱和太陽池儲熱。其中太陽池儲熱是比較常見的一種,並且初步進入實用階段。

太陽池是一種具有一定鹽濃度梯度的鹽水池,可以用來采集和儲存太陽能,由於簡單、造價低和宜於大規模使用,已引起人們的重視。目前,許多國家都對太陽池的采集、儲存技術開展了研究,以色列還建成了太陽池發電站。

利用化學反應來儲存太陽能(化學儲熱)也是很有發展潛力的新技術。它是將太陽光反射到一個有小孔的金屬圓筒內,使圓筒裏的線圈變熱,以促進預先放在其中的二氧化碳和甲烷發生化合反應,生成包含氫、一氧化碳和蒸汽的混合氣體。這種氣體通過管道輸送到發電站後,經過第二次化學反應,又轉變成二氧化碳和甲烷,並產生900℃以上的高溫,從而生成大量蒸汽來推動汽輪發電機發電。

在顯熱儲熱方麵,人們選擇了地表深處的厚黏土層作為儲存太陽能的物質,並采用家用太陽能集熱器來采集夏季的太陽能。整個集熱器的覆蓋麵積大約為3萬平方米,當收集到的太陽能使集熱器內的乙二醇溶液升高到70℃後,將被加熱的溶液送入插在30米厚的黏土層中的V形管道中。這層黏土層位於離地表1.5米處,V形管道所占的麵積約為4000平方米。夏天,黏土層被加熱到70℃以上,成為一個熱“儲備庫”;冬季,水從V形管裏反向泵出即可提出儲存的太陽熱能,供人們使用。

目前,除了以熱能儲存的方式儲存太陽能外,還有電能儲存、機械能儲存等方式。其中電能儲存比熱能儲存困難得多,常用的是蓄電池。正在研究開發的超導儲能,目前技術上尚不成熟。這種超導儲能,其原理是某些金屬或合金在極低溫度下成為超導體,理論上電能可以在一個超導無電阻的線圈內儲存無限長時間。這種儲能方式可不經過任何其他能量轉換而直接儲存電能,效率高,起動迅速,不產生汙染,而且可安裝在任何地點,尤其是消費中心附近。

在機械能儲存太陽能中,最受人們關注的是飛輪儲能。近年來,由於高強度碳纖維和玻璃纖維的出現,用其製造的飛輪轉速大大提高,增加了單位質量的動能儲量;電磁懸浮、超導磁浮技術的發展,結合真空技術,極大地降低了摩擦阻力和風力損耗;電力和電子技術的新進展,使飛輪電機與係統的能量交換更加靈活。因此,近年來飛輪儲能技術已成為國際上研究的熱點。美國有20多家單位從事這項研究工作,已研製成儲能20千瓦時飛輪,正在研製5~100兆瓦時超導飛輪。在太陽能光電發電係統中,飛輪可以代替蓄電池用於蓄電。