高　峰

在很早的時候，人類就知道凸透鏡或凹面鏡可以聚集太陽光，聚集起來的陽光強度很大，甚至可以點燃柴草。到了現(xiàn)代，人們開始利用太陽能發(fā)電，但是太陽能發(fā)電量低的問題一直困擾我們。近年來，一些國家的科學家開始嘗試用凸透鏡或凹面鏡聚集陽光的方法，使得太陽能的利用更集中一些，發(fā)電的功率更大一些。

太陽能電池板可以把照射到其表面的太陽光的能量部分轉(zhuǎn)化為電能。美國IBM公司開發(fā)了凸透鏡聚光發(fā)電系統(tǒng)，將太陽光經(jīng)過凸透鏡聚集后，再投射到太陽能電池板上，借此增大太陽光的強度，從而增加太陽能電池的發(fā)電量。研究結(jié)果表明，利用凸透鏡聚光之后，太陽能電池板的發(fā)電功率可提高4倍。

其實，利用凸透鏡聚光發(fā)電的想法早就有人提出。但是，聚光發(fā)電遭遇的最大困難是溫度問題。經(jīng)過凸透鏡聚光照射之后，太陽能電池板的表面溫度可升高到1000度。而IBM公司的這套聚光發(fā)電之所以能夠取得成功，是因為研究人員在傳統(tǒng)的太陽能電池板上加入了特殊的制冷系統(tǒng)，它能將電池板的表面溫度從1600度降低到85度，從而有效地避免太陽能電池板被燒毀。

目前，相對便宜的太陽能電池板往往效率很低，無法生產(chǎn)出足夠的電能，而高效的太陽能電池板卻又十分昂貴，無法在普通消費者中推廣。澳大利亞的“綠金能源”公司研制的“太陽球”很好地解決了這一問題，它可為那些生活在山區(qū)的居民提供充足且廉價的電力。

“太陽球”的表面是一片直徑為1.13米的丙烯酸酯制成的凸透鏡，它可聚集500倍的陽光到光電轉(zhuǎn)換器上。整套設(shè)備都被安裝在了一個鋁制導熱支架上，以便及時地為太陽能電池板降溫?！疤柷颉鄙线€配備有一套雙坐標驅(qū)動設(shè)備，能夠跟蹤太陽的運動并調(diào)整凸透鏡的朝向。測試表明，在晴朗的日子里，一部“太陽球”的發(fā)電功率可以達到330W。

聚集太陽光之后會產(chǎn)生高熱，如果采用冷卻系統(tǒng)又會浪費能源。因此，諾貝爾物理學獎獲得者、意大利著名的物理學家卡洛·魯比亞教授表示，可以直接用聚集的太陽光的熱量發(fā)電。他向政府提出了在意大利南部拉蒂納建立凸透鏡式太陽能發(fā)電站的計劃。

這個太陽能發(fā)電站的主要原理是使用各種形狀的凸透鏡采集太陽光熱能，然后利用目前的汽輪機技術(shù)，把太陽光熱能轉(zhuǎn)變成電能。由于太陽能可以被貯存在具有熱貯功能的特殊液體里，因此，即使在太陽被烏云遮住的情況下，凸透鏡式太陽能發(fā)電站仍然能夠繼續(xù)工作。

魯比亞希望在21世紀中期讓意大利大部分地區(qū)的居民都使用太陽能，那時就可以大大緩解環(huán)境污染的問題了。根據(jù)魯比亞和有關(guān)部門向政府提交的計劃，意大利還將在日照期長的西西里島建立一個發(fā)電量為100MW的凸透鏡式太陽能發(fā)電站。

現(xiàn)在一些地區(qū)的人用太陽灶做飯燒水，太陽灶的主體是拋物面形狀的鏡面，把陽光反射以后再聚焦，焦點就是放鍋燒水的地方。現(xiàn)代的太陽能發(fā)電設(shè)備多種多樣，其中一種的原理就和太陽灶一樣，但其規(guī)模和熱水量要大，生成的蒸氣可以帶動渦輪機發(fā)電。德國航空航天中心技術(shù)熱動力學研究所的科研人員就致力于開發(fā)這樣一套蓄熱系統(tǒng)。

參與研究的塔默博士介紹說：“比起太陽能電池板來，太陽熱能發(fā)電系統(tǒng)的好處是可以儲熱，晚上也可以發(fā)電?！遍_發(fā)蓄熱裝置需要解決的首要問題就是尋找合適的蓄熱材料。德國開發(fā)人員選中的是含鉀、鈉的硝酸鹽，并在蓄熱材料里分層鋪設(shè)石墨導熱管。白天太陽能光熱設(shè)備生產(chǎn)的多余蒸氣就可以通過石墨管道被輸送到蓄熱材料里，作為蓄熱材料的固態(tài)鹽吸收蒸氣的熱能而轉(zhuǎn)化成液態(tài)。太陽落山后再向石墨管道注水，水吸收液態(tài)鹽的熱量而變成蒸氣，帶動渦輪發(fā)電機，液態(tài)鹽因釋放了能量而變成固體狀態(tài)。如此循環(huán)往復，每天都不需增加新的原料，就可以不斷地利用太陽能了。

這種蓄熱方法也可以應(yīng)用到其他需要蒸氣的工藝，比如說食品加工或者造紙行業(yè)?？梢哉f，哪里有多余的熱能，就可以在哪里應(yīng)用這種方法儲蓄這些熱能。