德國科學(xué)家研究水泥蓄熱發(fā)電

國家電網(wǎng)報 · 2009-03-06 00:00 留言

  很多人可能都有過這樣的經(jīng)歷:在夏日傍晚,盡管太陽早已落山,但露天的水泥凳子、水泥墻面或者水泥路面仍然有些發(fā)燙,有時甚至讓人難以長時間接觸。導(dǎo)致這一現(xiàn)象的原因,就是水泥的蓄熱性能很好。據(jù)此,有些科學(xué)家就設(shè)想:能否利用水泥裝置,先將太陽能以熱能形式儲存起來,到夜里再利用儲存起來的熱能發(fā)電呢?當(dāng)然可以!

  德國科研人員在2008年年底已成功開發(fā)了一種水泥蓄熱裝置,這種裝置可以把白天的太陽能儲存到溫度可達(dá)400攝氏度的介質(zhì)中,然后再在需要時利用存起來的熱能發(fā)電。

  據(jù)報道,德國航空航天中心熱動力學(xué)研究所的科研人員,在德國斯圖加特大學(xué)的試驗(yàn)場地搭建了一個混凝土蓄熱示范裝置。這個蓄熱裝置看上去就像一個大混凝土塊,但里面布滿輸油管道,管道里流的是載熱油。這些載熱油可以加熱混凝土,也可以把混凝土儲蓄的熱吸收出來。

  混凝土蓄熱示范裝置的具體工作原理是:先把載熱油輸入巨大的布滿輸油管道的水泥塊蓄熱器中,依靠白天水泥塊儲蓄到的太陽能熱量,將油的溫度加熱到近400攝氏度,然后再把冷油輸入蓄熱器,將儲蓄的熱能交換出來。交換出來的熱能再通過普通的蒸汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組發(fā)電。白天收集到的多余熱能,就儲存在混凝土蓄熱器里,以便晚上延長發(fā)電時間。

  和其他蓄熱器相比,這種蓄熱裝置利用的是具有良好蓄熱性能的混凝土,因此造價很低,且操作簡便易行,很適合推廣。混凝土蓄熱器還有另外一個好處,即可以靈活配置:發(fā)電機(jī)組裝機(jī)容量大的時候,多配幾個混凝土塊就行了。

  水泥蓄熱裝置可普遍用于太陽能光熱發(fā)電站。在終年陽光明媚的地區(qū),如我國新疆的塔克拉瑪干沙漠,內(nèi)蒙古的巴丹吉林沙漠、騰格里沙漠等地,這種水泥蓄熱器就很值得廣泛開發(fā)利用。而且水泥的主要原料——沙子和礫石,在沙漠地帶幾乎免費(fèi)就可獲取。

  不過,制造水泥蓄熱器的技術(shù)難度并不低。這是因?yàn)椋嘈顭崞骼锏慕饘佥斢凸艿篮退嗟臒崤蛎浵禂?shù)不同。熱膨脹是指物體由于溫度改變而產(chǎn)生脹縮的現(xiàn)象,熱膨脹系數(shù)則是指單位溫度變化所導(dǎo)致的物體體積變化。如果直接在金屬輸油管道上澆注水泥,溫度變化時,因管道與水泥膨脹程度不同,會導(dǎo)致產(chǎn)生裂紋。研究人員由此設(shè)想,在金屬管道上裹一層石墨,以便讓金屬管道和水泥可以相互獨(dú)立地?zé)崦浝淇s。這樣還可以進(jìn)一步改善管道和水泥塊之間的熱傳遞效果。目前,這方面的研究已經(jīng)取得很大進(jìn)展。

  人們相信,不久之后,水泥蓄熱器就會在很多沙漠地區(qū)大顯身手。

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