仿生向日葵 可提高聚光太阳能发电效率
本文摘要:塞维利亚(Seville)城外,属于西班牙安达卢西亚(Andalucia)沙漠地区,这里有一个绿洲般的奇观:一根100米高的塔柱,周围环绕着好多...
塞维利亚(Seville)城外,属于西班牙安达卢西亚(Andalucia)沙漠地区,这里有一个绿洲般的奇观:一根100米高的塔柱,周围环绕着好多排巨大的镜子,向外一圈圈扩散开。这些镜子有600多面,每个镜面有半个网球场大小,全天跟踪太阳,把太阳光线聚集到中心塔柱上,这样,太阳的热量就转化为电能,足够供应6000户家庭用电。
这一蔓延伸展的场地,取名为PS10,属于世界上为数不多的聚光太阳能发电(CSP:concentrated solar power)厂,但是,这个数字有望增长。聚光太阳能发电的支持者说,这项技术可产生足够的清洁、可再生能源,可给整个美国供电,只需两个因素得到充足供应,就是土地和阳光。
现在,麻省理工学院(MIT)的研究人员携手德国亚琛工业大学(RWTH Aachen University),已提出一种设计,可减少所需土地数量,建造聚光太阳能发电厂,同时增加反射镜收集的阳光量。研究人员发现,重新排列镜子或定日镜,采用一种模式,类似螺旋形,就像向日葵表面那样,他们可以使这种模式的“阴影”减少20%,同时提高潜在的发电量。这种向日葵启发的模式,可以实现更紧凑的布局,最大限度地减少定日镜相邻镜面的遮光和挡光。
研究人员发表了他们的成果,就在《太阳能》(Solar Energy)杂志上,最近已经申请专利保护。
遮住阴影
世界上的PS10和其他聚光太阳能发电厂,众多镜子安排在中央塔柱周围,形成同心圆。反射镜之间的间距就像电影院的座位那样错开,每隔一行对齐。然而,这种模式的结果,会产生更多的不必要阴影,整天都会减少镜面向塔柱反射的光线。
麻省理工学院的研究小组寻求优化这一模式,提高电厂的整体效率。亚历山大.米特索斯(Alexander Mitsos)是罗克韦尔国际公司(Rockwell International)机械工程助理教授,他与科里?努恩 SM(Corey Noone SM ‘11)及亚琛工业大学的曼努埃尔?陶里宏(Manuel Torrilhon)合作,其中,米特索斯加入之前曾是麻省理工学院的研究员。
米特索斯的实验室开发出一种计算模型,可评估定日镜布局的效率。这一模型把每个镜面分为独立的部分,计算每个部分在任何特定时刻反射的阳光量。然后,研究人员测试这一模型,是在现有的商用级聚光太阳能发电厂进行。努恩和米特索斯运算这些镜面的尺寸,这些镜子都来自PS10电厂,采用这一模型,可确定工厂的整体效率。这一小组发现,聚光太阳能发电厂每一天都会有大量的阴影和阻光,尽管是交错对齐排列这些镜子。