太阳能烟囱发电技术

随后又将建设一个烟囱高达900m，最大输出电量为1000Mw的电站。烟囱内的空气流速可以达到20。60m／s，可以推动一个或者多个涡轮机工作。这个1000Mw的电站，集热棚的直径大约为10km，为建这个电站需要大约80km’的土地。这个实验性的太阳能电站的烟囱重达200t，它由长8m、宽1。1．25m的波纹钢板构成；每隔4m都有环孔加固。共有24根拉索保证烟囱的稳定，还可以防止地震。防震问题对在世界上某些地区是很重要的。对于建立更大的电站，这个问题已经受到足够的重视，通过用一种薄的、柔韧性好的塑料或金属材料覆盖层代替强化的混凝土或有预应力的钢拉索网，从而可以进一步减轻烟囱的重量。

烟囱的底部装着涡轮机发电机组，由于设计得很好，涡轮发电机可以昼夜不停地发电。白天涡轮机转速为1500r／min，产生100kw的电量。晚上集热棚下的地面把白天吸收的热释放出来，推动涡轮机以1000r／min的速度运行，发电量为40kw。在集热棚表面覆盖层上每6m’装有一个排水阀，排水阀平时是关闭的，以防止空气流失，下雨的时候打开排水阀，让雨水清洗集热棚上表面的污物和杂质。这样的结构与建立在镜面基础上的太阳能电站相比具有很大的优势(后者不得不定期对集热棚上表面进行清洗以达到最高的效率)。大型电站的安装费用为460美元／kW，运行费用为0．02—0．04美元／kWh。随着集热棚顶部温度的提高，烟囱和集热棚直径的增加，电站的容量将会增加，并且每千瓦时的费用也会降低。 　

太阳能烟囱电站的理想场所是戈壁沙漠地区，这些地区的太阳辐射强度都在500—600W／m’之间。在欧洲南部和非洲北部，太阳辐射强度平均也达到了400W／m2。如果这些地区每年有光照的天数为300d或者更多的话，在这些地区太阳能烟囱电站是可行的。 除了进行发电外，太阳能烟囱电站还可能有其他应用。一是这种电站能够通过电解的方法产生氢气，然后向外输出氢气；另外一个应用是利用集热棚周围的空地，在温室内培育花卉等进行园艺生产。 　

自从西班牙建成了第一座太阳能烟囱发电站后，美国、日本、德国、南非等国的专家已对太阳能烟囱电站表现出浓厚兴趣。从1995年，南非物理学家斯廷纳提出：在南非的北好望角建造太阳能烟囱电站。计划中的太阳能烟囱电站将建在南非边远的沙漠城锡兴附近，该工程预计耗资约4亿美元，发电能力将达到200MW。斯廷纳认为在南非建造太阳能烟囱电站是有机会与化石燃料电站竞争的。虽然在南非煤很便宜，而且这个国家对电力生产优先考虑的是廉价而不是“清洁”，但是在南非建造太阳能烟囱电站还是可行的，因为它的运行费用和成本更低。这项庞大的工程仍存在巨大困难，建造1500m高的烟囱是目前世界上前所未有的。 　

1983年美国科学家Krisst在康涅狄格州首府西哈特福德市建成了一座烟囱高度为10m，集热棚直径为6m，输出功率10W的庭园式太阳能烟囱发电装置。1997年N．PasuMarc比报道了在美国佛罗里达大学建成了3种不同结构的太阳能烟囱模型，并进行了相应的理论和实验研究。土耳其科学家KMlunk在土耳其的伊兹密尔市建造了一个微型电站，这个电站的烟囱高2m，直径为7cm，集热棚区域面积为9m2，发电功率为0．14W。烟囱中的涡轮机转子功率为0．45W，发电机的效率为31％。烟囱底部的温差和压差分别为4Y和200Pa。