絕妙的太陽池發電
如果提起用水發電,人們自然會想到那奔騰的瀑布,湍急的河流,洶湧的海潮。著名的錢塘江水電站,正在興建的規模宏大的三峽水利工程,就是人們利用水力資源的宏偉實踐。
可是,誰能想到,那水波不興一平如鏡的水池也能用來發電!這看來不可思議的事,在20世紀70年代變成了現實。不過,它不是利用水力,而是利用太陽能,被稱為鹽水湖太陽能發電,又稱太陽池發電。
通過湖水來利用太陽能發電,可以說是一個絕妙的構思,這個設想是受到一種自然現象的啟發而產生的。1902年,科學家們在考察一些鹽水湖時發現,鹽水湖有一個奇特的共性:越接近湖底,水溫越高,在炎熱的夏季,水溫有時竟高達70℃!一般的湖泊,水麵受到陽光的照射,水溫會升高,並引起水的對流,熱水上升,冷水下降,同時熱水和冷水之間也在進行熱傳導。所以,湖水總是在這種對流和傳導中進行著熱交換,水層間溫度不會相差太多。而且,溫度較高的水從底部升到水麵時,通過蒸發和反射將散失一部分熱量,夏天湖水溫度總不會達到氣溫以上。那麼,鹽水湖湖底的高溫是怎麼產生的呢?
原來,鹽水湖的奇特現象根源在於“鹽”字。由於水中含有鹽分,水的密度就會增大,含鹽越多,密度越大。鹽水湖越靠近湖底的水,含鹽分的濃度越高,密度也就越大,比重也就越大,因而湖底的熱水難以上升,熱量便在湖底積蓄起來。湖水不斷地接受太陽輻射的熱量,又難以形成對流,因而湖底的熱能越來越多,溫度也就越來越高。
鹽水湖的這種現象給了科學家們一個啟發:鹽水湖就是一個天然的太陽能存儲器,能不能用熱交換設備把它變成電能,而且,能不能人為地製造一些鹽水湖,用以發電呢?
本世紀50年代,以色列科學家就提出了建造太陽池電站的設想,經過20年的探索和試驗,終於在1979年把設想變成了現實。當這年年底,死海西南岸附近的一個麵積為7000平方米的水池周圍,突然亮起一片耀眼的燈光時,人類利用太陽能的史書上,又多了一個新穎的名稱——太陽池電站。
太陽池電站的技術關鍵就是如何把池中的熱能轉換成電能。專家們采用一種叫“蘭克茵循環”的渦輪機,用水泵把湖底的熱鹽水抽入管道蒸發器,用熱鹽水的熱能使蒸發器中低沸點的有機液體蒸發為氣體,去驅動渦輪機,帶動發電機發電。從渦輪機出來的有機液體,經過冷凝器冷卻為液體,被送回蒸發器;而通過蒸發器降溫後的熱水,又被送回鹽水湖的底部,從而形成了循環係統。
以色列首先在死海建成太陽池電站,有著她得天獨厚的條件。死海海水含鹽濃度275%。幾乎是一般海水含鹽濃度的8倍!它在炎熱的夏天充分吸收陽光熱能後,湖底的水溫有時可達90℃以上,這是其它國家的水域望塵莫及的。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。這座電站有兩個太陽池,其中一個是人工挖成的。為了防止滲漏,在池底鋪了聚乙烯薄膜,水麵上安裝了用塑料製成的防浪網。這座電站運轉情況良好,發電能力達2500千瓦,使以色列人對太陽池發電技術充滿了信心,繼而設計了更加宏偉的計劃。
以色列人設想,如果挖一條水渠,把比死海水位高400米,含鹽濃度隻有35%的地中海海水引入死海,就可以把死海變成一個巨大的太陽池,那麼這個天然太陽池的發電能力可高達150萬千瓦,他們根據這個設想製定了“地中海——死海發電計劃”。可以想像,如果這個計劃得以實現,那將是一個多麼輝煌的創舉。
為了開發利用太陽能,許多科學家潛心研究,尋覓探索著各種途徑,太陽池自然引起了世界的重視。美國已修建了10個太陽池,用以進行研究試驗,並用於取暖和供應熱水。日本也以太陽池為水產養殖和溫室栽培提供熱能。澳大利亞建成了3000平方米的太陽池,為周圍地區供電、供暖。太陽池,作為人類開發利用太陽能的新途徑,必將會在不遠的將來,展現出它更加多姿多彩的風貌。
飛速發展的太陽能電池技術
在電池這個家族中,有著人們熟悉的幹電池、蓄電池、汞鋅電池、鎳電池等眾多的成員。值得注意的是,近年來,這個“家族”又增添了一位後來居上的年輕夥伴——太陽能電池。