由： 瑪麗亞·特里馬奇

　　即使太陽下山，太陽能熱能也能保持咕嚕咕嚕的聲音。查看更多 綠色生活圖片.

　　美聯(lián)社照片/SKYFUEL，杰克·登普西我們大多數(shù)人很少考慮我們的電力來自哪里，只考慮它是可用的和充足的。燃燒煤炭，石油和天然氣等化石燃料產(chǎn)生的電力會排放二氧化碳，氮氧化物和硫氧化物 - 科學(xué)家認(rèn)為這些氣體會導(dǎo)致氣候變化。 太陽能熱(熱)能 是一種無碳、可再生的替代品，可替代我們用煤炭和天然氣等化石燃料產(chǎn)生的電力。這也不是未來的事情。1984年至1991年間，美國在加利福尼亞州的莫哈韋沙漠建造了九座這樣的工廠，今天它們繼續(xù)提供每年354兆瓦的總?cè)萘?，用?0萬加州家庭[來源：哈欽森]?？煽康碾娫?，在那。2008年，當(dāng)六天的高峰需求使電網(wǎng)屈服并導(dǎo)致加利福尼亞州停電時，這些太陽能熱電廠繼續(xù)以110%的容量生產(chǎn)[來源： 卡內(nèi)洛斯].

　　想知道從那時起這項(xiàng)技術(shù)在哪里?在1990年代，當(dāng)天然氣價格下降時，對太陽能熱發(fā)電的興趣也隨之下降。然而，今天，這項(xiàng)技術(shù)有望卷土重來。據(jù)美國國家可再生能源實(shí)驗(yàn)室估計(jì)，太陽能熱發(fā)電可以提供數(shù)百吉瓦的電力，相當(dāng)于美國需求的10%以上。 拉莫尼卡].

　　把太陽能電池板的形象從你的腦海中甩掉——這種需求將需要發(fā)電廠。從太陽產(chǎn)生能量有兩種主要方式。 光伏 (光伏) 和 聚光太陽能熱能 (科技委)，也稱為聚光太陽能發(fā)電 (CSP) 技術(shù)。

　　光伏將陽光直接轉(zhuǎn)化為電能。這些太陽能電池通常為手表、太陽鏡和背包等設(shè)備供電，并在偏遠(yuǎn)地區(qū)提供電力。

　　相比之下，太陽能熱技術(shù)是大規(guī)模的。與光伏發(fā)電的一大區(qū)別是太陽能熱電廠間接發(fā)電。來自太陽光線的熱量被收集并用于加熱流體。加熱流體產(chǎn)生的蒸汽為發(fā)電的發(fā)電機(jī)提供動力。這與化石燃料發(fā)電廠的工作方式相似，只是蒸汽是由收集的熱量而不是化石燃料的燃燒產(chǎn)生的。

　　太陽能熱系統(tǒng)

　　拋物線槽，如科羅拉多州使用的槽，將太陽的能量集中在很高的溫度下。

　　美聯(lián)社照片/SKYFUEL， JACK DEMPSEY(英語：JACK DEMPSEY)有兩種類型的太陽能熱系統(tǒng)：被動式和主動式。被動系統(tǒng)不需要任何設(shè)備，例如當(dāng)汽車停在陽光下時，車內(nèi)積聚熱量。一個有源的系統(tǒng)需要某種方法來吸收和收集太陽輻射，然后儲存它。

　　太陽能熱電廠是主動系統(tǒng)，雖然有幾種類型，但有一些基本的相似之處：鏡子反射和集中陽光，接收器收集太陽能并將其轉(zhuǎn)化為熱能。然后可以使用發(fā)電機(jī)從這種熱能中發(fā)電。

　　最常見的太陽能熱電廠類型，包括加利福尼亞州莫哈韋沙漠的那些發(fā)電廠，使用 拋物線槽 設(shè)計(jì)用于收集太陽輻射。這些集熱器被稱為線性集中器系統(tǒng)，最大的能夠產(chǎn)生80兆瓦的電力[來源： 美國能源部].它們的形狀像你看到的用于單板滑雪或滑板的半管，并且有線性的拋物線形反射器，上面覆蓋著超過900，000面鏡子，這些鏡子是南北對齊的，能夠在白天從東向西移動時跟隨太陽旋轉(zhuǎn)。由于其形狀，這種類型的植物可以達(dá)到約750華氏度(400攝氏度)的工作溫度，將太陽光線以正常強(qiáng)度的30至100倍集中在傳熱流體或水/蒸汽填充管道上[來源： 能源信息管理局].熱流體用于產(chǎn)生蒸汽，然后蒸汽旋轉(zhuǎn)渦輪機(jī)，為發(fā)電機(jī)提供動力以發(fā)電。

　　雖然拋物面槽式設(shè)計(jì)可以作為太陽能發(fā)電廠以全功率運(yùn)行，但它們更常用作太陽能和化石燃料的混合體，增加化石燃料能力作為備用。

　　太陽能發(fā)電塔系統(tǒng) 是另一種類型的太陽能熱系統(tǒng)。電力塔依靠成千上萬的 定日鏡，它們是大型、扁平的太陽跟蹤鏡，用于將太陽輻射聚焦并集中到單個塔式接收器上。像拋物線槽一樣，傳熱流體或水/蒸汽在接收器中加熱(不過，電力塔能夠?qū)⑻柲芗卸噙_(dá)1，500倍)，最終轉(zhuǎn)化為蒸汽并用于用渦輪機(jī)和發(fā)電機(jī)發(fā)電。

　　電力塔設(shè)計(jì)仍在開發(fā)中，但有朝一日可以實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電廠，每塔產(chǎn)生約200兆瓦的電力。

　　第三個系統(tǒng)是 太陽能碟/發(fā)動機(jī).與拋物面槽和電力塔相比，碟形系統(tǒng)是小型生產(chǎn)者(約3至25千瓦)。有兩個主要部件：太陽能聚光器(碟形天線)和功率轉(zhuǎn)換單元(發(fā)動機(jī)/發(fā)電機(jī))。碟子指向并跟蹤太陽并收集太陽能;它能夠?qū)⒛芰考屑s2000倍。熱接收器是一系列充滿冷卻液(如氫氣或氦氣)的管子，位于碟形天線和發(fā)動機(jī)之間。它從碟子中吸收集中的太陽能，將其轉(zhuǎn)化為熱量，并將熱量發(fā)送到發(fā)動機(jī)，在那里它變成電能。

　　太陽能熱能

　　太陽能熱系統(tǒng)是一種很有前途的可再生能源解決方案——太陽是一種豐富的資源。除非是晚上?；蛘弋?dāng)太陽被云層遮擋時。 熱能儲存 (苔絲) 系統(tǒng) 是與太陽能熱系統(tǒng)一起使用的高壓液體儲罐，允許植物儲存幾個小時的潛在電力。非高峰儲能是太陽能熱電廠有效性的關(guān)鍵組成部分。

　　自1980年代建造第一批太陽能熱電廠以來，已經(jīng)測試了三種主要的TES技術(shù)：雙罐直接系統(tǒng)，雙罐間接系統(tǒng)和單罐溫躍層系統(tǒng)。

　　在一個 雙罐直接系統(tǒng)，太陽熱能直接儲存在收集它的同一傳熱流體中。流體分為兩個罐，一個罐在低溫下儲存，另一個在高溫下儲存。儲存在低溫罐中的流體通過發(fā)電廠的太陽能集熱器，在那里重新加熱并發(fā)送到高溫罐。在高溫下儲存的流體通過熱交換器發(fā)送，該熱交換器產(chǎn)生蒸汽，然后用于在發(fā)電機(jī)中發(fā)電。一旦通過熱交換器，流體就會返回低溫罐。

　　一個 雙罐間接系統(tǒng) 功能與直接系統(tǒng)基本相同，只是它適用于不同類型的傳熱流體，通常是那些昂貴或不打算用作存儲流體的傳熱流體。為了克服這個問題，間接系統(tǒng)使低溫流體通過額外的熱交換器。

　　與雙罐系統(tǒng)不同， 單罐溫躍層系統(tǒng) 將熱能儲存為固體，通常是硅砂。在單個罐內(nèi)，部分固體保持在低溫到高溫下，處于溫度梯度中，具體取決于流體的流動。出于儲存目的，熱傳熱流體流入罐頂并在向下行進(jìn)時冷卻，以低溫液體的形式排出。為了產(chǎn)生蒸汽和發(fā)電，這個過程是相反的。

　　使用礦物油或熔鹽作為傳熱介質(zhì)的太陽能熱系統(tǒng)是TES的主要產(chǎn)品，但不幸的是，如果沒有進(jìn)一步的研究，使用水/蒸汽運(yùn)行的系統(tǒng)無法儲存熱能。傳熱流體的其他進(jìn)展包括研究替代流體，使用相變材料和新穎的蓄熱概念，所有這些都是為了降低存儲成本并提高性能和效率。

　　日光熱溫室

　　麗莎·基維里斯特(Lisa Kivirist)和約翰·伊萬科(John Ivanko)站在一個太陽能熱系統(tǒng)旁邊，該系統(tǒng)在他們的住宿加早餐旅館為溫室供暖。

　　美聯(lián)社照片/安迪·馬尼斯使用熱質(zhì)量材料(具有儲存熱量能力的材料)來儲存太陽能的想法不僅適用于大型太陽能熱電廠和存儲設(shè)施。這個想法可以在像溫室這樣司空見慣的地方工作。

　　所有溫室在白天捕獲太陽能，通常具有朝南放置和傾斜屋頂?shù)暮锰?，以最大限度地暴露陽光。但是一旦太陽下山，種植者該怎么辦?太陽能熱溫室能夠保留熱能，并在夜間用它來加熱溫室。

　　石頭、水泥和水或裝水桶都可以用作簡單的被動熱質(zhì)量材料(散熱器)，白天捕獲太陽的熱量，并在晚上輻射回來。

　　更大的抱負(fù)?應(yīng)用與太陽能熱電廠相同的想法(盡管水平要小得多)，您正在走向全年增長。太陽能熱溫室，也稱為主動式太陽能溫室，需要與任何其他太陽能熱系統(tǒng)相同的基礎(chǔ)知識：太陽能集熱器，儲水箱，管道或管道(埋在地板中)，用于將太陽能集熱器中的傳熱介質(zhì)(空氣或水)移動到存儲的泵和電力(或其他電源)為泵供電。

　　在一種情況下，聚集在溫室屋頂頂部的空氣通過管道和地板下被吸入。白天，這種空氣很熱，使地面變暖。到了晚上，冷空氣被吸入管道。溫暖的地面加熱冷空氣，進(jìn)而加熱溫室?；蛘?，有時使用水作為傳熱介質(zhì)。收集水并在外部儲罐中加熱太陽能，然后通過管道泵送以加熱溫室。

　　太陽能熱煙囪

　　太陽能熱發(fā)電具有巨大的潛力，因?yàn)樵摷夹g(shù)已經(jīng)全部存在。

　　牛光/蓋蒂圖片社正如太陽能熱溫室是將太陽能熱技術(shù)應(yīng)用于日常需求的一種方式一樣，太陽能熱煙囪或熱煙囪也利用了熱質(zhì)量材料。熱煙囪是被動式太陽能通風(fēng)系統(tǒng)，這意味著它們是非機(jī)械的。機(jī)械通風(fēng)的例子包括全屋通風(fēng)，它使用風(fēng)扇和管道排出陳舊的空氣并供應(yīng)新鮮空氣。通過對流冷卻原理，熱煙囪允許冷空氣進(jìn)入，同時將熱空氣從內(nèi)向外推。基于熱空氣上升的事實(shí)進(jìn)行設(shè)計(jì)，它們減少了白天不必要的熱量，并將內(nèi)部(暖)空氣交換為外部(冷)空氣。

　　熱煙囪通常由黑色的空心熱質(zhì)量制成，頂部有一個開口，用于排出熱空氣。入口開口小于排氣口，放置在房間的中低高度。當(dāng)熱空氣上升時，它通過外部排氣口逸出，要么流向外部，要么進(jìn)入開放式樓梯間或中庭。發(fā)生這種情況時，上升氣流通過入口吸入冷空氣。

　　面對全球變暖、燃料成本上升和能源需求不斷增長，預(yù)計(jì)能源需求將增加近相當(dāng)于每天3.35億桶石油，主要用于電力[來源： 邁森].無論大小，在電網(wǎng)內(nèi)外，太陽能熱發(fā)電的一大優(yōu)點(diǎn)是它現(xiàn)在就存在，無需等待。通過將太陽能與反射材料集中并將其轉(zhuǎn)化為電能，現(xiàn)代太陽能熱電廠如果今天作為能源生產(chǎn)不可或缺的一部分采用，可能在未來20年內(nèi)為超過1億人提供電力[來源：Brakmann]。所有這些都來自一個大的可再生資源：太陽。

　　常見問題

　　太陽能的3種類型是什么?

　　三種類型的太陽能是光伏太陽能，太陽能熱能和聚光太陽能。