菲涅尔式光热发电,说白了就是把忒阳当成个大金矿,用一块块透明的板子去“捞”热量,然后再把水烧开,让水流起来推发电机转。
这名字听着挺玄乎,实际上就是早期那个被叫过响的“斯特林发动机”那帮哥们儿搞的鬼,只不过他们用的是镜子,咱们目前用的是菲涅尔透镜。 那会儿人家搞这个,真就是一场豪赌。他们把无数个类似老式望远镜的透镜拼在一起,组成一个庞大的面镜。阳光一照上去,镜片就奇迹般地变圆了,可是圆和正一样大吗?这就取决于你选用的透镜规格。
要是你把同样的透镜拿满,那整个系统大约得装两三千个透镜,别看看着吓人,但确实能聚拢住中间那一大片阳光。
要是透镜没那么密集,要么数量不够,那阳光给透镜的能量就小,最终烧出来的热水自然就稀,连把水都烧不开,发动机直接趴窝了。
故此国家一启动出钱买透镜是为了啥?不是为了好看,是为了让系统能稳当转起来。 目前咱也不谈那些深奥的透射原理,直接看效果。一块一般/平平的浮光玻璃,顶天立地高度也就零点二米,侧面看是一面挺平的板。菲涅尔透镜最大的特征就是把这一块“板”做得特别厚,中间厚,边缘薄。
为啥如此弄?出于这样光路才长,能量才能聚拢。你得明白,光路长意味着啥?意味着光能经过的量多了,经过了多少次反射和折射,最终汇聚到一点的能量才大。
这就好比你在操场上扔沙袋,扔得越远,砸在脚下的能量就越足。
这种设计让透镜能聚拢更多的阳光,特别是那些角度刁钻、挺难被一般/平平镜片收上来的斜射光,菲涅尔式透镜就能接得住。 可是,这玩意儿有个致命弱点,就是怕忒热。
一般/平平玻璃熔点大约是一千多度,忒一坨就化了。
故此咱们得想办法防烧。办法挺好办,给透镜涂个黑色的釉。
这釉不仅是热的,还是暗的,能把那些本该被反射掉的光线给吸进去,转化成能烧水的得热。
看着黑乎乎的,实际上效率没如何掉,反而是把那些没用的光给“吃”掉了,正好给玻璃焊死。 那功率能大多少呢?这就取决于透镜的大小和数量。拿个数据来说,目前市面上主流的单管菲涅尔系统,有效口径大约能达到几米到十米左右,要是做成双管要么多管并联,就能省事在三百千瓦到一千千瓦这个级别。
这就好比,一个单管就像个中型法拉利,功率也就一两百;而要是是双管并排,那直接就是大奔就连布里坦系列,动不动就三千瓦、五千瓦起步。再往上,要是做成几百个透镜排成阵列,再大一点,光热发电也能达到两兆瓦、三兆瓦,算是微型核反应堆级别的规模了。 这种发电方式最了得的地方在哪?我认定在于它的“废热”利用。光热发电看似是把忒阳能转成电能,但中间有个火,火是耗能的。
一般/平平的忒阳能电站,热效率低,直接把光变电就算了。光热电站不一样,它先把光烧水,拿到高温热水,再驱动蒸汽轮机。
这就好比煤电厂,光热电站相当于把水烧到了沸腾,就连更高。形成的蒸汽不仅能驱动轮机发电,还能去发电站旁边的供热锅炉里烧水,用来暖房子、开热水澡。在这个过程中,排出的废气要是直接如何处理?直接排出去仿佛也浪费。
实际上能够走个循环,把这局部废气里的热量,通过余热锅炉再烧水,就连直接排到大气里要么做城市热网。
这就形成了一个整个的能量闭环,好到哪儿去? 自然,这技术也不是一点毛病都没有。透镜在忒阳底下长工夫暴晒,要是表面温度超过一千二百度,一般/平平釉会剥落,涂层也会刮花。
这时候就得靠涂抗氧化涂层,要么干脆用陶瓷涂层来保护。
另外,透镜在设计上对阳光入射角的要求挺高,要是忒阳位置不对,光收不住;要是角度忒斜,透镜壁厚那一端受力就大,好办破裂。
还有,透镜表面要是脏了,灰尘洒在上面,得花大价钱去清洗,要么设计成自清洁的纹理。
这些细节,在工程上都是要寻思周全的。 最终总结一下,菲涅尔式光热发电就是利用透镜聚光集热,烧水驱动机械,是光热领域的一种典型代表。它核心优势在于光束收集本事强、系统结构相对好办且好办放大,是目前忒阳能利用效率相对较高的技术路线之一。别看不如后来的跟踪忒阳镜那样实时追踪,但在某些特定应用场景下,比如大型聚拢式的园区供热或工业余热回收方面,它依然有着独特的价值。