不需要鋪設大量透鏡,太陽能煙囪運用空氣對流發電

作者 | 發布日期 2018 年 04 月 25 日 8:45 | 分類 太陽能 , 環境科學 , 能源科技 follow us in feedly

太陽能煙囪(Solar chimney)為古老的被動太陽能技術,以前稱為煙囪效應或是熱煙囪(Heat Stack),源自羅馬時代,現在伊朗、中東與北非仍普遍使用,可利用空氣循環來通風或發電,同時也是太陽能潛力生力軍。



通常提到太陽能技術,大多想到的都會太陽光電技術或是聚光式太陽熱發電(CSP),前者是用光電轉換產生電力,後者則利用透鏡聚光設備將陽光聚集至中央塔,最後再透過蒸汽渦輪機發電。而太陽能煙囪技術與 CSP 相似,但不需要大範圍透鏡產生熱能,只需要一座吸熱高塔就能產生熱,進而轉變成電力。

煙囪利用陽光來加熱中空塔內的空氣,藉由塔內外溫差將熱空氣推擠上升,驅動底部發電機發電,而此方式也可逆向執行。當塔內溫度比戶外低時,氣流會在塔中向下流動,將戶外空氣從通風口吸入塔內,如是家庭使用,在夏季時用於空氣調節。

目前太陽能煙囪有 3 個基本構造,其一為太陽能收集要素,像是深色、吸熱物質(thermal mass)或是絕緣材料等,以及可限制或減緩空氣上升速率的通風豎井,最後則是控管空氣進出的通風口。

太陽能煙囪可當作一種再生能源,結合空氣對流與發電渦輪機產生電力,且假如透過大量吸熱材料,如黑泥或是高含量生理食鹽水,太陽能煙囪可全天候運作,廠商不需要電池就可 24 小時都有能量可用;對日照較少或是高緯度地區,也只要調整太陽收集區域如改變獲取太陽光路徑,就可以量身訂做太陽能煙囪。

除了以熱能發電,此技術也可透過過濾技術緩解城市空氣污染,像是今年(2018)初中國陝西就成功打造高度逾 100 公尺空氣清淨塔,該公司更指出高塔每天能生產超過 1 千萬立方公尺純淨空氣,並大幅減少 PM2.5 含量。

不過雖然這種技術具有高光熱靈敏度(sensibility),但投資成本高、需要的土地較廣,相較於裝設靈活的太陽光電與產電高的風力發電,太陽能煙囪成本效益比略遜於其他技術。太陽能煙囪技術需要大範圍空間,如要滿足 100MW 發電量,預估需要加起來共 1,000 公尺高的通風豎井和 20 平方公里的熱收集區域。不過這只是預估,目前尚未知曉需要多少場地與技術設計才能滿足商業應用,也不確定將來會否大規模採用。

(本文由 EnergyTrend 授權轉載;首圖為西班牙太陽能煙囪,來源:sbp

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