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不需要铺设大量透镜,太阳能烟囱运用空气对流发电

导读: 太阳能烟囱(Solar chimney)为古老的被动太阳能技术,以前称为烟囱效应或是热烟囱(Heat Stack),源自罗马时代,现在伊朗、中东与北非仍普遍使用,可利用空气循环来通风或发电,同时也是太阳能潜力生力军。

太阳能烟囱(Solar chimney)为古老的被动太阳能技术,以前称为烟囱效应或是热烟囱(Heat Stack),源自罗马时代,现在伊朗、中东与北非仍普遍使用,可利用空气循环来通风或发电,同时也是太阳能潜力生力军。

通常提到太阳能技术,大多想到的都会太阳光电技术或是聚光式太阳热发电(CSP),前者是用光电转换产生电力,后者则利用透镜聚光设备将阳光聚集至中央塔,最后再透过蒸汽涡轮机发电。而太阳能烟囱技术与 CSP 相似,但不需要大范围透镜产生热能,只需要一座吸热高塔就能产生热,进而转变成电力。

烟囱利用阳光来加热中空塔内的空气,借由塔内外温差将热空气推挤上升,驱动底部发电机发电,而此方式也可逆向执行。当塔内温度比户外低时,气流会在塔中向下流动,将户外空气从通风口吸入塔内,如是家庭使用,在夏季时用于空气调节。

目前太阳能烟囱有 3 个基本构造,其一为太阳能收集要素,像是深色、吸热物质(thermal mass)或是绝缘材料等,以及可限制或减缓空气上升速率的通风竖井,最后则是控管空气进出的通风口。

太阳能烟囱可当作一种再生能源,结合空气对流与发电涡轮机产生电力,且假如透过大量吸热材料,如黑泥或是高含量生理食盐水,太阳能烟囱可全天候运作,厂商不需要电池就可 24 小时都有能量可用;对日照较少或是高纬度地区,也只要调整太阳收集区域如改变获取太阳光路径,就可以量身订做太阳能烟囱。

除了以热能发电,此技术也可透过过滤技术缓解城市空气污染,像是今年(2018)初中国陕西就成功打造高度逾 100 米空气清净塔,该公司更指出高塔每天能生产超过 1 千万立方米纯净空气,并大幅减少 PM2.5 含量。

不过虽然这种技术具有高光热灵敏度(sensibility),但投资成本高、需要的土地较广,相较于装设灵活的太阳光电与产电高的风力发电,太阳能烟囱成本效益比略逊于其他技术。太阳能烟囱技术需要大范围空间,如要满足 100MW 发电量,预估需要加起来共 1,000 米高的通风竖井和 20 平方公里的热收集区域。不过这只是预估,目前尚未知晓需要多少场地与技术设计才能满足商业应用,也不确定将来会否大规模采用。(来源:Technews科技新报)

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