有望解决能源困境的新型高效太阳能供热与热发电

赵庶陶 原创 | 2010-03-10 17:05 | 收藏 | 投票

             有望解决能源困境的新型高效太阳能供热与热发电

太阳能供热和太阳能发电是今后新能源开发的唯一必然选择。太阳能光热发电与太阳能光伏发电相比,不仅成本低(1/5—1/3),而且性能优。当今,热电转换率为0.36,光电转换率为0.13—0.15,光热电系统效率为0.12—0.19。见参考文献。现有集热管虽能作供热和发电,但效果还不够理想。而无热损失太阳能集热管,由于光热转换效率几乎为100%,因此集制热、发电、储热、输运多功能于一体。用于制热、发电,可提高效率,大大降低成本,有望解决当前世界能源危机。用于储热、热能输运,则可望解决世界性难题。同理,还可用于传统热工业上,如供暖、供冷等等。

中国实现“2020年中国非化石能源将占一次能源的15%,单位GDPCO2排放量比2005年下降40%~45%”,即2020年将要求年减少能耗22~30亿吨标准煤之多!折合CO2,其年减排的数额为80.66--11亿吨!将是一个非常艰巨的任务。其唯一的可能是,大力调整能源结构,大力发展非化石能源,包括核能、地热、废热、水能、生物质能、风能和太阳能。

2020年要求“年”减少能耗22亿~30亿吨标准煤的数字,下降到要求11亿~19亿吨标准煤。到那时,唯一能大量满足中国能源需求,同时又不排放碳的能源供应,就只有太阳能发电和太阳能供热了。

要求2020实现单位GDP“碳”排放减少40%~45%,就必须大力发展太阳能供热,用太阳能供热取代煤供热。在CO2减排的问题上,太阳能供热是光伏发电减排量的2倍。目前供热难点是世界性的热能运输问题。

理论上认为大约40分钟的照射在地球上的太阳能,便足以供全球人类一年能量的使用。太阳能的资源总量远胜于风能总量。在960万平方公里的祖国大地上,年接收的太阳能高达17000亿吨标准煤,是我国当前年消费的一次能源的600倍。太阳能在单位面积所产生的电能也10倍于风能。其发电高峰期也就是用电高峰期。毫无疑问地说,太阳能是取之不尽、用之不竭的能源。且太阳能绝对干净,不产生任何污染,被誉为最理想的能源所以,人类的未来,必定是太阳能时代。

太阳能发电分为太阳能光伏发电和太阳能光热发电两种类型。当前,热电转换率为36%。相对于太阳能光伏发电,太阳能光热发电有很多独特优势。1成本低。太阳能光热发电的成本约为2万元/千瓦,而太阳能光伏发电约为5万元/千瓦。2、太阳能光热发电的系统效率为12%19%,而目前太阳能光伏发电的系统效率为13%15%3、太阳能光伏发电是需要太阳能电池进行光电转换来实现的,这就需要大量的太阳能电池。目前,太阳能电地主要有单晶硅、多晶硅、非晶硅3种,而这些电池的生产过程中难免会产生一定的污染,太阳能光热发电则不会出现此类问题。4、太阳能光热发电最具特色的地方在于,它是热电联供的,这为解决偏远地区人们的基本生活问题作出了贡献。5化石能源热发电是当前主要的发电方式,其主要装备锅炉、汽机、发电机、输变电设备等已形成了成熟产业,使太阳能热发电易于迅速实现大规模产业化;6、中间被加热工质同时起到一定储能作用,可以缓解太阳幅射强度变化带来的不利因素,加之锅炉还可用其他能源(煤、油、气)燃烧供热,使能持续发电克服太阳能不连续的缺点;7、其发展方向也是要努力提高工质温度以提高热电转换效率,增大单机容量以改善经济性能,热电站多年的发展经验可以借鉴。

太阳能集热管是太阳能供热和(或)太阳能热发电最关键主体,光热转换效率还有待提高。无热损失太阳能集热管由于光热转换效率几乎为100%,供热和(或)热发电效率得到大大提高。同理,无热损失太阳能集热管尚可作为高效热能储存,并有望解决热能运输这一世界性难题。成为太阳能升级换代技术。它是解决能源和碳减排问题的最佳首选,新能源技术核心的核心。集制热、发电、储热、输热四大功能为一体的无热损失太阳能集热管,不仅用于太阳能,还可用于与热有关的其它常规行业中。如供热,供冷,烘干…等。因此,无热损失太阳能集热管值得特别关注。

参考文献:

1、科学时报;2010224日;第二、第三两整版;中国科学院院士何祚庥;中国会不会走向“半个”工业化?---对于“2020年,中国非石化能源将占一次能源的15%,中国单位GDP的二氧化碳排放量比2005年下降40%--45%”问题的反思。

2、科学时报;200929日;院士严陆光;力促大规模非水可再生能源发展

发明人:赵庶陶(中国科学院高级工程师);地址100190北京中关村中国科学院8701信箱退休办;电话:010-62568023;手机13693312419电邮zhaoshutao1938@yahoo.com.cn  zhaoshutao38@sina.com.cn

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科技部中国技术专家网(www.5icte.com)摘抄:四川彭山县人。1959年四川大学物理系毕业。从事流体力学、物理化学、光学与光谱、电子、激光、等离子体科研工作。中国专利最早一批发明人。多项原创发明获得专利权,且权利牢固。开…
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