第42章 生生不息的太陽能(2 / 2)

漫射輻射能二者的總和。

 太陽能采集

太陽輻射的能流密度低,在利用太陽能時為了獲得足夠的能量,或者為了提高溫度,必

須采用一定的技術和裝置(集熱器),對太陽能進行采集。集熱器按是否聚光,可以劃分為

聚光集熱器和非聚光集熱器兩大類。非聚光集熱器(平板集熱器、真空管集熱器)能夠利

用太陽輻射中的直射輻射和散射輻射,集熱溫度較低;聚光集熱器能將陽光會聚在麵積較

小的吸熱麵上,可獲得較高溫度,但隻能利用直射輻射,且需要跟蹤太陽。

曆史上早期出現的太陽能裝置,主要為太陽能動力裝置,大部分采用聚光集熱器,隻有

少數采用平板集熱器。平板集熱器是在17世紀後期發明的,但直至1960年以後才真正進行深

入研究和規模化應用。

20世紀70年代,國際上出現一種“複合拋物麵鏡聚光集熱器”(CPC),它由二片槽形拋物

麵反射鏡

組成,不需要跟蹤太陽,最多隻需要隨季節作稍許調整,便可聚光,獲得較高的溫度。其聚

光比一般在10以下,當聚光比在3以下時可以固定安裝,不作調整。當時,不少人對CPC評價

很高,甚至認為是太陽能熱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,並沒有像平板集熱器和真空管集熱器那樣大量

使用。

利用光的折射原理可以製成折射式聚光器,曆史上曾有人在法國巴黎用兩塊透鏡聚集陽

光進行熔化金屬的表演。有人利用一組透鏡並輔以平麵鏡組裝成太陽能高溫爐。顯然,玻璃

透鏡比較重,製造工藝複雜,造價高,很難做得很大。

我國從20世紀70年代直至90年代,對用於太陽能裝置的菲涅耳透鏡開展了研製。有人采用模

方法加工大麵積的柔性透明塑料菲涅耳透鏡,也有人采用組合成型刀具加工直徑15m的點

聚焦菲涅耳透鏡,結果都不大理想。近來,有人采用模壓方法加工線性玻璃菲涅耳透鏡,但

精度不夠,尚需提高。還有兩種利用全反射原理設計的新型太陽能聚光器,雖然尚未獲得

實際應用,但具有一定啟發性。一種是光導纖維聚光器,它由光導纖維透鏡和與之相連的光

導纖維組成,陽光通過光纖透鏡聚焦後由光纖傳至使用處。另一種是熒光聚光器,它實際

上是一種添加熒光色素的透明板(一般為有機玻璃),可吸收太陽光中與熒光吸收帶波長一

致的部分,然後以比吸收帶波長更長的發射帶波長放出熒光。放出的熒光由於板和周圍介質

的差異,而在板內以全反射的方式導向平板的邊緣麵,其聚光比取決於平板麵積和邊緣麵積

之比,很容易達到10~100。這種平板對不同方向的入射光都能吸收,也能吸收散射光,不

需要跟蹤太陽。