基本介紹
- 中文名：太陽池發電
- 外文名：Solar Pond Generation
- 性質：利用水池匯集太陽能進行發電
- 所屬：電力術語
簡介,鹽水池集熱原理,太陽池發電站的結構,
簡介
淡水湖泊的水面受到陽光照射後，水溫便會升高，熱水上升，冷水下降，從而引起水在豎直方向的對流，完成熱水與冷水之間的熱傳遞及熱交換，所以湖水層間的溫差不會太大。此外，熱水從底部升到水面時，總會通過蒸發和反射將一部分熱量散失掉，所以即使是夏天，湖水的溫度也總不會高過大氣溫度。
1902年，匈牙利物理學家Kalecsinsky偶然觀察到一個有趣的現象：在一些天然鹹水湖中，水底的溫度往往高於水面。如夏末時節的匈牙利邁達夫湖，在湖深132 cm處，水溫竟高達70℃。這是鹹水湖的一個奇特共性，即越接近湖底，水溫越高。
鹹水湖湖底奇特的高水溫現象根源在於水中所含有的鹽分。越靠近湖底，水的含鹽量越高，密度也就越大，因而湖底的熱水難以形成冷熱對流，隨著湖底儲存的熱能越來越多，水溫也隨之上升，從而使鹹水湖成為天然的太陽能存儲器，既能集熱，又能儲能，成本低廉，競爭性強。
如何把太陽池中的熱能轉換成電能是太陽池電站的技術關鍵。專家們採用Rankine循環渦輪機，把湖底的熱鹽水用水泵抽入管道蒸發器，使蒸發器中的低沸點有機液體蒸發為氣體，驅動渦輪機旋轉，從而帶動發電機發電。有機液體蒸氣從渦輪機出來後，經過冷凝器冷卻為液體，又循環流入蒸發器；而熱水通過蒸發器降溫後，又被送回鹹水湖的底部，從而形成了一個把太陽能轉化為電能的完整循環。
20世紀50年代，以色列科學家就提出了建造太陽池發電站的構想。死海海水含鹽濃度為27.5%，幾乎是一般海水含鹽濃度的8倍。在炎熱的夏天，死海充分吸收太陽能後，底部水溫有時可達90℃，這是其他水域望塵莫及的。基於這樣得天獨厚的條件，以色列把第一個太陽池電站建在死海。在1979年底，當死海西南岸附近一個面積為7000 ㎡、深2.5 m的水池周圍突然亮起一片耀眼的燈光時，這個經過20年的探索和試驗的構想終於變成了現實。人類從此在利用太陽能的歷史上又多了“太陽池電站”這樣一個新穎的名稱。
後來，以色列又在死海北岸附近的沙漠中建造了一座大型太陽池電站。電站有兩個太陽池，其中一個是人工挖成的。為了防止滲漏，太陽池用聚乙烯薄膜鋪設了池底，在水面上安裝了用塑膠製成的防浪網。
此後，美國、蘇聯、加拿大、印度、伊朗、日本等國對太陽池發電的各個方面進行了研究。在智利，希爾施曼和格特經詳細研究，建造了一座造價大體上與水電站相當的大型太陽池發電系統，這是其他太陽能發電系統所不能比擬的。因此，太陽池發電是一個既充滿希望又具有很大競爭力的太陽能利用裝置。
顯然，人工建造的太陽池可以儲能，甚至可以用作季節性儲存，廣泛用於熱水、採暖、空調系統，以及糧食乾燥、造紙、製鹽和海水淡化等低溫用熱場合，甚至可用於一些地區的農村莊園和建築，使用十分方便。
鹽水池集熱原理
一般淡水池在太陽光照射下，進入水中的陽光會使水受熱而溫度上升，並引起對流。即較熱的水升到表面，較冷的水則降到底層。較熱的水升到表面以後，很快將熱量散到大氣中去。因此，淡水池不能很好地保存太陽輻射能。
鹽水池的情況則不同。在鹽水池中，從下往上，鹽水的濃度有一定梯度；底層的濃度最大，一般為飽和狀態；往上濃度逐漸減小，上表層濃度最小。上表層稱對流區，中層稱無對流區，下層稱集熱和蓄熱區，太陽輻射透過水層進入水中，陽光在水中傳播時，其能量逐步被水吸收，從而使水溫上升。但由於水池中有濃度梯度存在，且濃度隨著水的深度而加大，故可以抑制升溫後水的自然對流。另外，池水的導熱係數很小，因而中層無對流區，起著良好的隔熱作用，而池水的水溫能保存起來。據測量，深1~1.5m的鹽水池底部的水溫，可達70~80℃，甚至超過100℃。
如果將鹽池底部塗黑（自然黑土或加工），池水的表面覆蓋一層透明保溫層，那么其吸熱、貯熱的效果將更好。上述鹽水池可稱為太陽池。利用鹽水底層熱水低溫發電或供熱是完全可能的。
太陽池發電站的結構
太陽池發電站的工作原理，和利用太陽集熱器進行低溫熱發電的原理一樣，只不過，它是用太陽池作為一個大集熱器來提供熱源。如圖是死海太陽池電站的結構。
冷凝器中的冷卻水，就是從太陽池表層抽取的低濃度的冷鹽水。從池底抽取的熱水，溫度為80℃。整個電站建立在岸邊。熱水管埋在地下，便於保溫。
與太陽能平板集熱器熱發電，塔式聚光發電相比，太陽池發電系統較為經濟。據報導，死海太陽池電站的造價，只相當於同等功率水電站的造價。但是，由於太陽池的受光面是水平面，因此不適宜在高緯度地區建造，只適合在南北緯40°以內建造。為減少土方量，建在平坦地區較為有利。如對天然淺鹽湖加以改造，可建設大型太陽池電站。
