浅谈太阳能发电技术 能源报导 七月 http://energymonthly.tier.org.tw/index.asp?ReportIssue=200907 太阳能发电原理 其实太阳能发电基於一个相当简单的原理，就是将太阳光集中在镜面上， 经由聚焦高温产生热能，并继由热能产出蒸汽，驱动涡轮机发电。 目前太阳能发电技术以「槽式抛物线镜面太阳能收集发电系统」成本最为 实惠，在某些国家中，实际上自1980年代即有此类发电厂的设置，美国南加州 的马哈维沙漠（Majave）新太阳能发电厂就有354MW的装置容量，每年产出 极大电量。 另一项太阳能发电技术为「太阳能收集塔系统」，可以将太阳能和燃 气涡轮机，尤其是高效能燃气和蒸汽电厂，以相当实惠的投资成本加以结 合。这类的技术在市场上的竞争力高且风险低，也代表太阳能在取代传统 油源成为新能源上的特殊意义。 太阳能发电的优点很多，像是容易集中热能且较容易达成，由太阳能 所产生的蒸汽也可以和传统蒸汽机所产生的蒸汽相结合；太阳能发电机组 的储存装置不受天候影响，可以24小时内不间断产能。 在欧洲国家中太阳能发电也相当具有未来性，例如阳光充足的西班牙 就有数座太阳能电厂运作或在兴建中，电价的制定也朝未来在16欧分 ╱kWh的目标进行中。虽然日照时间不长，但德国联邦政府也已在2002年 订定未来投资计画（Zukunftsinvestitionsprogrammms,ZIP）， 其中筹画出1千万欧元希望进一步发展太阳能技术，且可以实际运 用具有市场性的技术。 槽式抛物线镜面太阳能收集发电系统 槽式抛物线镜面太阳能收集发电系统目前是建构成本最为低廉的太阳 能发电设备，如同传统电厂由燃烧化石能源产生蒸汽驱动涡轮机发电，此 系统则是以集中太阳光能量，以热能产出蒸汽驱动涡轮机发电。 该发电系统的作法是，无限长度的槽式抛物线镜面太阳能聚焦到收集 轴，用来接收太阳能，在这收集轴中间的聚焦线上设有一条长管，做为吸 收太阳能之用，管中注有特殊合成油料或盐水。收集轴聚集80倍以上的太 阳能，可将长管内的油料或盐水加热至摄氏400度，这样的能量将用来驱 动蒸汽机以产生电力。 这类发电系统的反射镜制造需要十分精密，且能阻挡风力不受到位置 的变迁，材料上以含有少量金属的玻璃为上选，太阳光能在此类玻璃上较 完整反射且表面应能防止刮伤。若要使整个设备更加理想运作，可以在长 管之外另再加上玻璃管，达到真正的真空隔离，而能完整利用所吸收到的 太阳能。 全世界目前唯一已进入商业运作的槽式抛物线镜面太阳能收集发电系 统位於美国马哈维沙漠，也已有15年的历史。该座发电厂建造时间在1985 至1991年之间，整个电厂建造和营运经验，至今仍为该类电厂的典范， 尤其是在沙漠气候中，设备必须承受较严苛的气候条件考验，而截至去 （2008）年为止，该电厂设备的使用效率仍达到98％。 相较於美国，欧洲这类技术的沿用发展较慢，直至1990年代才有 槽式抛物线镜面太阳能收集发电系统的运用。 这项名为EuroTrough的槽式抛物线镜面太阳能收集发电系统的发电计画， 是由德国太空中心（Deutschen Zentrum fuer Luft-und-Raumfahrt, DLR） 结合民间企业力量如Abengoa、Flabeg Solar、Schlaich和Bergermann等， 经过Plataforma Solarde Almeria的研究中心测试而成。 2003年开始，EuroTrough即在美国加州建造长达800公尺长的槽式抛 物线镜面太阳能收集发电系统，结合当地太阳能电厂SEGSV进行发电， 其中有关抛物线镜面太阳能收集接收器的研究发展、高温水泥热能储存设 备发展的可能性，以及研究未来建造AndaSol太阳能电厂，该计画提供可 贵的参考。 太阳能收集塔系统技术 在一个固定范围中，设置数个反射境，每个反射镜皆可依太阳的照射 自动转换角度，集中将太阳光射至一个高塔上，该高塔上设有一个适合的 光能接收器，由反射镜所集中的太阳能达百倍以上，而所集中的热能可加 热至摄氏1,100度。 自1980年代开始，有10座以上的示范性太阳能收集塔系统电厂进行测 试发电中，困难在於受加热的物质不论是选择蒸汽、盐或空气都有其缺 点。蒸汽的缺点在於，热能容易在储存和输送时耗损；但是选择盐为媒介 时，虽然价格合理，且其输热效率高，但是却要防止盐在这过程中溶 解，丧失其功能；与其他两者比较起来，空气虽然输热效益较差，但是技 术执行起来较容易，无毒且并不受到地区的限制。为了改善空气的输热效 益，可加增扩大其范围，以驱动燃气涡轮机组来说，空气的输热效益可达 摄氏1,100度，也可以和混合式发电厂连接使用。 碟式抛物线镜面太阳能收集发电系统 对於偏远地区，电力不容易到达的地区，碟式抛物线镜面太阳能收集 发电系统（Dish-Stirling）不失为替代柴油发电机组的好选择。一般标准 Dish-Stirling电力为5?50kW，也可依需要结合数个Dish-Stirling建置为 一个太阳能发电公园。Dish-Stirling指的是一个可旋转 式的太阳能聚光镜，镜面中央有光能接收器，并与Stirling引擎相接， 光能接收器集中光能以高温热能驱动Stirling引擎，而带动发电机发电。 自从1980年代开始，德国和美国就已着手发展Dish-Stirling系统， 德国公司如Schlaich、Bergermann和其他公司以及西班牙在欧盟的协助 下，共同执行一个名为EuroDisch的计画。该计画的目标即在於降低建置 成本，其中它的光能集中器的直径为8.5公尺，制造材质为纤维强化玻 璃，薄且硬度强。 2000年的12月至2001年6月，在西班牙的阿美利亚（Almeria）分别 有2座EuroDisch的雏形设立，希望透过这2座系统的实验，研究降低设置 元件材料成本的方法；所获得的施工、营运和维修等经验，将做为未来 於印度和义大利两国计划设立相关系统的重要参考依据。 西班牙太阳能电厂实例 2002年8月，西班牙政府通过全力发展太阳能的决议案，相关的规 定包括发电能力在50kW以上太阳能电厂就可获得每度0.12欧元的补助， 条件在於该电厂必须完全以太阳能发电。 从那时起即有4座太阳能电厂开始着手准备，包含2座太阳能收集塔 系统电厂及2座抛物线镜面太阳能收集发电厂。其中1座太阳能收集塔系 统电厂位於塞维亚（Servilla）西方15公里处，在90平方公尺的地方架 设了1,000个反射镜，所获得的能量将驱动蒸汽发电机，产生11MW的电 力；而为加强储存热能，更增设了1个305平方公尺范围的热能储存机 组，该电厂已於2004年中旬正式运作迄今。 西班牙最大的太阳能收集塔系统发电厂名为AndaSol一号电厂和 AndaSol二号电厂，位於格拉那达（Granada）的西南方。发电量分 别为50MW的这2座电厂，占地共510,120平方公尺，其中也加设连接 1座液态盐储存槽，增强其颠峰时持续的发电能力。这2座电厂於2004 年开始着手动工，2006年底已有160GWh的太阳能电力注入西班牙输配电路中。 结语 综合来说，美国马哈维沙漠的太阳能发电厂是目前全世界唯一1座具价格 市场竞争性的太阳能发电厂，西班牙因为阳光充足，因此也是目前 太阳能发电蓬勃发展的国家。 其他目前在全球环境基金（GlobalEnvironment Facility, GEF）所协助 下的太阳能发电计画， 还有印度的马他安尼亚（Mathania）、摩洛 哥的Ain Beni Mathar、埃及的库拉马特（Kur ayma t）以及墨西哥的 Hermosilio等地。 目前太阳能发电要比传统火力发电每度平均要贵上10?15欧分，若 能利用提升技术层次、增加发电时数以及建置热能储存机组，或与其他如 水力或传统火力发电厂结合发电，则可望降低成本。 （作者为本刊驻德国特约记者，同时也是台湾公共电 视派驻德国杜塞道夫新闻特派员╱有兴趣的读友可迳行上网查询： www.solarpaces.org和www.bine.info） ---------------------- 也是，给大家参考， 不过如果有些人有更详细、专业的知识或资讯 希望也能分享给大家 -- 自幼家贫 既无嗜好 不学无术 亦无专长 唯打翻茶杯 或饮料罐 或新鲜屋 不乏瓶水 亦有碗面 铝铁生熟不锈钢 大小利乐锡箔包 有色无色玻璃 软壳硬壳塑胶 凡立不曾未倒 寸地无一免湿 初时心喜 触翻热汤而後败兴 久之或忧 撞倒汽水反得释然 本为一时之误 积久成习 偶一为之 还傲世中无双 故以为好 便作所长 因姓黄，自号「掐倒黄」 --

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