沙漠温度差发电
新疆有三十多万平方公里的沙漠,那里缺水,但是太阳能丰富。据计算我国40×10的4次方平方公里(km^2)沙漠面积上每年得到的太阳能是2×10的21次方焦耳(J)。它大约折合每年700×10^8吨(t)标准煤。是我国21世纪初煤的年消耗量的40倍。如何利用塔里木盆地的太阳能这笔能源是现实问题。目前的太阳能电池发电的成本高,只能小范围使用。需要探索太阳能发电的新途径。
20世纪开发过利用海水温度差发电技术(用于热带海洋),而暖季太阳光可以使沙漠地面温度与附近空气(或地面以下数米)温度有数十度的温度差,这种巨大的温度差是太阳能的一种表现,恰当利用它也可以开发沙漠温度差发电技术。20世纪80年代德国开发热气流发电技术已经成功,其成本比太阳能电池低很多,而沙漠、荒漠是利用这个技术的理想地区(土地几乎没有成本,而温度差大)。只要把能源政策调整好,阳光下的新疆沙漠就可以变成能源新基地。
沙漠发电的一个具体方案是热气流发电,下面是一些介绍:
热气流发电:由德国史兰赫博士在1978年提出。20世纪80年代初,他在政府支持下使一座造型奇特的太阳能气流电站在德国拔地而起,为利用太阳能开辟了新途径。该太阳能气流电站中央的大“烟囱”,由波纹薄钢板卷成,直径10.3m,高200m,重200t。在“烟囱”周围是巨大的环形曲面半透明塑料大棚。其中央部分高8m,周边处高2m,周长252m,而汽轮发电机则安装在“烟囱”的底部。
在太阳光下大棚内空气的温度可比棚外高出20℃左右,由于空气具有热升冷降的特点,加之“烟囱”具有向外(向上)排风的作用,于是热空气在通过“烟囱”之后快速排出,以驱动安装在“烟囱”底部的汽轮发电机进行发电。这座太阳能气流电站白天可发电100MW;在夜间棚内空气依然很热,足以发电40kW。其发电成本与核电相当。
太阳能气流电站建造在阳光充足的沙漠地带,其发电能力预计可达1000MW。而电站的“烟囱”需要高达1000m以上。而西班牙和澳大利亚策划建更大的热气流发电厂。太阳能气流电站的建成也为利用沙漠太阳能打开了新的思路。
以上方案在德国已经是事实,并且在西班牙、澳大利亚处于策划阶段。21世纪初在中国新疆也曾经达到定合同阶段。但是后来(2005年)没有兑现。
沙漠发电还可以有其他的实现方案。但是这些依然需要具体设计。
(张学文)