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盐水蓄热太阳能池结构简单成本低廉,唯应用仍待推广

2024-05-03 243

太阳日照与热能最为丰富的自然资源之一,发展至今已有许多有趣应用,其中一项为太阳能池(Solar ponds),利用太阳日照加热人工盐水池,再搭配热交换器与涡轮机来发电,具有构造简单、成本低与可长期蓄热等优点。

太阳能池结构十分简易,基本构造由底部黑色吸热层、不同浓度盐水与顶部玻璃盖组成,越靠近底部的盐水浓度越高,阳光照射后底部高浓度盐水比重变大不会往上流,利用盐分梯度来阻止热对流,就像是海水中的盐跃层(halocline),因此底部的热量不容易流失,之后可再借由涡轮机发电。

靠近底部吸热层的高浓度盐水池基本上可将温度保持在摄氏 70 度到 90 度,上方低浓度盐水层温度则保持在摄氏 20 度至 30 度。

因此如果想使用热发电系统,太阳能池是一个好方法,只要再加装吸热设备或涡轮机、冷却仪等机器即可,且如果在气候温暖的地区采用该技术,可以达到全天候供暖和发电,甚至达到跨季节蓄热,且维修方式也很简单。

当今有许多太阳能热发电等被动式设计技术,像是太阳能烟囱或是聚光式太阳热发电厂都是采用此方式,但太阳能池由于主要材料为盐水,成本低、技术含量也不高,经济上颇具吸引力,不过这类技术未广泛部署。

目前很少厂商与国家将技术达到商业化,只有以色列的 Beit HaArava 太阳能池、印度能源与资源研究所(TERI)与牛奶业者 GDDC 于印度 Bhuj 的太阳能池专案与美国 Bruce 食品在德州 El Paso 的工厂。这 3 个太阳能池专案虽然发展经验良好,但尚未将技术拓展至其他地方。

以色列 Beit HaArava 为世界最大太阳能池,总面积高达 21 万平方米,发电量可达 5MW 并于 1988 年退役。印度 TERI 与 GDDC 专案每年则可供应 22,000,000KWh 热能,但该盐池在 Bhuj 地震与 GDDC 面临财务问题后不了了之。Bruce 工厂总面积为 3,200 平方米,可为工厂提供约 20% 能源。

(本文由 EnergyTrend 授权转载;首图为海水盐跃层,来源:Flickr/Saspotato CC BY 2.0)

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2019-03-12 07:31:00

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