有办法在晚上获得太阳能吗?

太阳能热收集器能够在太阳下山后保持工厂运行。查看更多绿色科学图片。"width=
太阳能热收集器能够在太阳下山后保持工厂运行。查看更多绿色科学图片
图片由环境影响评价/ NREL

如果你曾经购买过碳补偿,你可能已经注意到大部分或全部的购买价格都流向了风能,而不是太阳能。在大规模替代能源的世界中,风能占据主导地位,主要是因为它更便宜。但最近太阳能生产的一项发展可能使太阳能成为一个更加可行的选择。

在大多数情况下,太阳能通过以下两种方式之一转化为电能:使用光伏电池,它利用吸收光子并释放电子的半导体材料将太阳光转化为电能;或者使用太阳能热涡轮机,利用太阳的热量产生蒸汽,然后旋转涡轮机产生电力。这是一个太阳能热电厂这将是一个巨大的变化。

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太阳能的最大问题也是最明显的一个:太阳不是一直都在发光。在夜间或阴天,发电厂根本无法获得太阳能。这使得太阳能发电非常昂贵,因为发电厂不可能全天候运转。一朵云在头顶上飘过,工厂突然陷入了能源停滞,什么也生产不出来。这也使得太阳能发电有时无法使用,比如在电力需求最大的晚上。

解决方法很简单:储存太阳能,这样你就可以在没有太阳的时候使用它。不幸的是,实施这一解决方案一直存在很大问题,直到最近的一项突破使太阳能存储成为能源行业的现实选择。

在这篇文章中,我们将了解如何有效地将能量储存在阳光中,这样我们就18新利最新登入可以在太阳下山时使用它。我们还将研究第一个使用该技术建造的商业发电厂,以了解该系统是如何工作的。18新利最新登入

使这一突破成为可能的储存材料现在可能就在你的厨房里。

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储存阳光

一组收集器能够从太阳收集能量,储存起来供以后使用。"width=
一组收集器能够从太阳收集能量,储存起来供以后使用。

储存太阳能的想法并不新鲜。自从太阳能成为电力的一种选择以来,人们就一直在试图设计一种方法来暂停这一过程——在将阳光中的能量转化为电能之前,先保留一段时间。然而,之前的所有尝试都存在着令人望而却步的问题。

有些人试图通过将太阳的能量泵到山上来储存太阳的能量,在那里,能量会一直停留,直到水回到山下,释放出来。压缩然后不压缩空气是另一种选择。但这两种方法都是浪费能源——只有大约80%的太阳能被回收(来源:Bielo)。电池的效率也非常低,这使得它们过于昂贵,无法成为一种可行的大规模存储选择。你可以在咖啡保温瓶中储存和笔记本电脑电池一样多的能量,而笔记本电脑的成本是它的10倍[来源:瓦尔德].

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这就是突破所在:热量易于储存。

这就是保温杯所做的,储存咖啡的热量。热能在太阳能热电厂中发电,因此储存热能是暂停这一过程的一种方式:让太阳加热某物,保持该物的高温直到太阳下山,然后利用这些热量产生蒸汽来驱动涡轮机。

当然,尽管储存热量相对容易,但你必须找到适合太阳能应用的物质。为了储存运行太阳能热电厂所需的极端热量,这种物质必须在高温下保持稳定——750华氏度(400摄氏度)——否则就会遇到蒸发和压力变化的问题[来源:Bielo]。它的另一个好处是这种物质便宜且容易获得。

在你的橱柜里放一种白色的透明物质,你可能会把它放在炒鸡蛋、玛格丽塔酒杯和毛豆上:盐。盐只有在非常高的温度下才会融化,在非常非常高的温度下才会蒸发,而且它几乎是无限的,低成本的供应。此外,它只会损失7%的能量(来源:Bielo)。

事实上,第一个配备盐储存设备的太阳能发电厂并没有使用食盐。它使用的是一种不同的盐混合物,通常用作肥料,是钠和硝酸钾的混合物。位于西班牙格林纳达的Andasol 1号发电厂装有30,865吨(28,000公吨)的垃圾[来源:Bielo]。

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Andasol 1

抛物线槽太阳能集热器系统可以将油管加热到极高的温度。"width=
抛物线槽太阳能集热器系统可以将油管加热到极高的温度。

西班牙的Andasol 1号电厂于2008年11月开始发电,只要有阳光,它的运行就和其他太阳能热电厂没什么两样。阳光照射在某种太阳能收集器上——在这种情况下,一个抛物线槽反射镜聚焦在充满石油的管道上,温度超过752华氏度(400摄氏度)。热油被用来烧水,产生蒸汽,使涡轮机旋转。

只有在没有阳光的情况下,储能系统才会影响发电。设置是这样的:

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Andasol 1号的太阳能收集器面积足够大,可以收集几乎两倍于工厂在晴天运行所需的阳光。额外加热的油被送到热交换器,热交换器在巨大的熔盐桶之间运行。一个大桶里装着相对较冷的熔盐(约500华氏度或260摄氏度),这些盐被泵入热交换器,在那里它从油中吸收热量。现在更热的熔盐(752华氏度或400摄氏度)流入第二个大桶,在那里等待,直到太阳落在云层后面。

当电厂需要储存热量时,较热的熔盐通过热交换器被泵回。在那里,它将热量传递给石油,从而产生蒸汽。较热的油流到动力中心,现在较冷的熔盐流回较冷的油箱。然后整个过程重新开始。

利用盐来储存太阳的热量,该发电厂可以在没有阳光的情况下运行,运行时间几乎是其他太阳能发电厂的两倍。盐储存装置使Andasol 1号产生的能量比没有盐储存装置时多50%——17.8万兆瓦时的电力[来源:相当].这种额外的发电能力降低了电厂的总成本。它最终可能会与天然气发电的成本相媲美。

这种类型的盐储存并不是桌子上储存太阳能的唯一设计。一些植物正在考虑使用一种更直接的方法来跳过油——它们将收集和储存太阳的热量在盐中。沙子是另一种潜在的储热材料。

另一个小组开发了一种系统,模仿光合作用的分子效应来储存太阳能:它利用阳光将水分子分解成氢和氧,然后在燃料电池中重新组合起来。

有关太阳能储存和相18luck手机登录关主题的更多信息,请查看下一页的链接。

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  • Bielo,大卫。“18新利最新登入如何在夜间使用太阳能。”《科学美国人》。2009年2月18日。http://www.sciam.com/article.cfm?id=how18新利最新登入-to-use-solar-energy-at-night
  • Fairley,彼得。“最大的太阳能蓄热电站即将启动。”IEEE频谱。10月2008. http: / / spectrum.ieee.org/oct08/6851
  • Trafton,安妮。“麻省理工学院的‘重大发现’将引发太阳能革命。”麻省理工学院的新闻。2008年7月31日,http://web.mit.edu/newsoffice/2008/oxygen-0731.html
  • 沃尔德,马修·L。“为夜间和阴天储存太阳能的新方法。”《纽约时报》。2008年4月15日,http://www.nytimes.com/2008/04/15/science/earth/15sola.html
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