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太阳能时代离我们还有多远?

2008-03-01 09:32
华静一
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     在石油可开采量日渐见底和生态环境日益恶化这两大危机的夹击下,人们越来越企盼着“太阳能时代”的到来。

     那么,这个时代离我们还有多远?

     1974年至1997年,美日等发达国家硅半导体光电池发电成本降低了一个数量级:从每瓦50美元降到了5美元。此后世界各国专家大都认为,要使太阳能电站与传统电站(主要是火电站)相比具有经济竞争力,还有一段同样长的路要走———其成本再降低一个数量级才行。

     其实,就所谓机械式发电(即不是用光电池直接将太阳能转换成电,而是用聚光镜生产蒸汽推动涡轮机带动发电机来发电)的太阳能电站而言,太阳能电站的发电成本现在就已降到可与传统电站竞争的水平:今年6月,亚美尼亚无线电物理所的专家宣布,已在该国山地开始建造其“第一个小型实验样板”型工业太阳能电站。该电站使用的涡轮机不是新的,而是使用寿命已届满而从直升机上拆下来的涡轮机,装机容量仅100千瓦,但发电成本仅0.5美分/千瓦小时,效率高达40%~50%。

     据报道,这座“太阳-100号电站”主体是个直径36米的大型聚光镜,反射加热部位最高温度可达800℃。计划夏天每昼夜工作10小时,冬天则每昼夜工作8小时。他们打算建设的下一个太阳能电站的锅面直径将是75米,装机容量达1.5兆瓦。亚美尼亚太阳能电站的建设还表明,从工业能源用途上说,发展太阳能电站不应单打一地走光电池开发的路子。从“太阳池”研究开发的进步上看,这一点尤其明显。

     简单地说,太阳池是一种池内水体加盐而对流受到抑制的太阳能集聚工程。建太阳池的思想1958年就已提出,但迄今研究得最多、并且被认为最有前途的,是非对流太阳池。这种太阳池池体一般很浅(1.5-2.0米),却有几个因含盐浓度不同或者每两层之间用透明塑料膜隔开而形成的受热水层。水层不相混杂,热散失率就低,而且通常还把池底涂成黑色,强化吸热,所以底层水温可达90-100℃。据报道,普通太阳池的造价随着面积增加而降低,如果利用天然湖海浅水区域建造,其造价还可大大降低。太阳池热效率(输出热量与吸热总量之比)为25%-30%,用于发电其效率还比较低(8-10%),所以目前美国等国家建的太阳池大都是用于供暖。但利用太阳池发电的项目也很多。在死海之畔有一个1979年建的7000平方米的实验太阳池,为一台150千瓦发电机供热。美国计划将其盐湖的8.3%面积(约8000平方千米)建成太阳池,为600兆瓦的发电机组供热。

     近年俄罗斯学者在太阳池研究方面取得了令人瞩目的进展。例如,一家公司将其研制的太阳能喷水式推进器和喷冷式推进器与太阳池工程相结合,给太阳池附设冰槽等设施,设计出了适用于农家的新式太阳池。按这种设计,一个6到8口人的农户建一个70平方米的太阳池,便可满足其100平方米住房全年的用电需要。另一家研究机构提出了组合式太阳池电站的设计思想,即利用热泵、热管等技术将太阳能和地热、居室废热等综合利用起来,使太阳池发电的成本大大下降,在北高加索地区能与火电站竞争,并且一年四季都可用,夏天可用于空调,冬天可用于采暖。

     对于淡水资源缺乏的国家来说,太阳池还有另一项不可多得的好处:据专家测算,在近海浅水区建一个面积2163平方千米、深1.2米的太阳池,可为10吉瓦的发电机组供热,并可每年产淡水2立方千米。顺便说一句,这恰好是专家预测的天津市2005年全市缺水量。

     由此看来,全人类梦寐以求的太阳能时代实际上已近在眼前,虽然其以太阳能为基本能源的中级阶段还有待时日,以利用太阳能获取氢能和太空轨道太阳能电站为标志的高级阶段还更遥远。有趣的是,自告奋勇充当太阳能时代的第一只报春燕的,是美国等一些国家的“石油大王”——用俄罗斯学者彼得·基里扬的话来说,“石油大王们正在转向电力市场,把自己(在石油市场)的领导地位让给第二梯队的公司。”他们在转向中上演的第一台好戏,是把炼油厂和加油站大量卖给二流石油公司,腾出手来大办太阳能/天然气电站,而天然气的利用在其宏图大略中只不过是个过渡阶段,最终目标是在未来太阳能/氢能时代独占能源市场的鳌头。

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