太陽(yáng)能一直是再生能源中最受歡迎的產(chǎn)業(yè),但不論是太陽(yáng)能光伏還是(CSP),這些設(shè)備在夜間就無(wú)法起任何作用,需要加裝儲(chǔ)能系統(tǒng)或是關(guān)閉太陽(yáng)能設(shè)施,但強(qiáng)制關(guān)閉太陽(yáng)能聚光系統(tǒng)將會(huì)對(duì)設(shè)備造成損害,加裝儲(chǔ)能系統(tǒng)又意味著更花錢。
圖片來源:德國(guó)航太中心
而為了解決此問題,德國(guó)航太中心(DLR)的科學(xué)家研發(fā)一個(gè)名為CONTISOL的太陽(yáng)能反應(yīng)器,該設(shè)計(jì)還包含太陽(yáng)能儲(chǔ)熱機(jī)器,讓系統(tǒng)日夜都可以運(yùn)行。
有別于太陽(yáng)光伏利用光電轉(zhuǎn)換來發(fā)電,聚光式太陽(yáng)能是透過數(shù)以萬(wàn)計(jì)的鏡子來聚集太陽(yáng)光,借由太陽(yáng)熱能來進(jìn)行化學(xué)反應(yīng),并把熱能轉(zhuǎn)移至水中產(chǎn)生蒸氣,用于蓄熱、水分解制氫或是用蒸氣來驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)。反應(yīng)器的溫度會(huì)在日間輕松達(dá)到800°C至900°C,但溫度會(huì)在晚上逐漸冷卻,還要在早晨的時(shí)候預(yù)熱,浪費(fèi)時(shí)間與熱能。
而德國(guó)科學(xué)家則希望透過CONTISOL來解此問題。在設(shè)計(jì)概念中,日間利用太陽(yáng)來加熱兩個(gè)充氣腔(Chamber),一個(gè)用來將熱空氣輸送到反應(yīng)器中,進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)并產(chǎn)生氫氣;另一個(gè)氣腔則會(huì)被加熱至超過1,000°C,用來儲(chǔ)存熱能并在夜間取出,讓反應(yīng)器在無(wú)日照時(shí)也能使用。
CONTISOL論文主要作者JustinLapp表示,聚光太陽(yáng)能容易受到天氣、云量的影響,在晚上也不能有所作為,因此CONTISOL的設(shè)計(jì)概念就是將兩個(gè)反應(yīng)器組合在一起,一個(gè)是直接將陽(yáng)光用于化學(xué)反應(yīng),另一個(gè)是儲(chǔ)存熱能,兩者相互替換。
為了測(cè)試該系統(tǒng),德國(guó)航太中心利用氙氣燈來模擬太陽(yáng)熱能,而該機(jī)器可以在850°C的溫度運(yùn)行并擁有5kW的功率。雖然產(chǎn)生的電量相當(dāng)?shù)?,但這項(xiàng)測(cè)試與研究目標(biāo)是反應(yīng)器的可行性,并希望在為來可用于商業(yè)用途。
CONTISOL成功解決了聚光太陽(yáng)能“夜間無(wú)用處”缺點(diǎn)以及熱化學(xué)(Thermochemistry)的溫度限制,像是核反應(yīng)爐就無(wú)法溫度如此高的情況下有效運(yùn)行。而這項(xiàng)反應(yīng)器也是透過太陽(yáng)能而非核能來運(yùn)作,并可在1,500℃的溫度下制氫。而充氣腔中的空氣是由外面抽取,有效的利用外界的空氣,則能讓反應(yīng)器更加便宜與穩(wěn)定。Lapp指出,空氣冷卻后也可以直接排出,化學(xué)結(jié)構(gòu)在高溫下也不會(huì)改變。
太陽(yáng)能是備受看好的綠能產(chǎn)業(yè)之一,因此確保太陽(yáng)能的效率與可用性是各個(gè)再生能源廠商的關(guān)鍵挑戰(zhàn)。德國(guó)目標(biāo)于2050年達(dá)到100%再生能源供電,并在過去兩年內(nèi)在綠能發(fā)展投入2,000億美元,目前其太陽(yáng)光電的設(shè)備容量為歐洲第一,持續(xù)開發(fā)太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)將對(duì)其再生能源發(fā)展大有裨益。

圖片來源:德國(guó)航太中心
而為了解決此問題,德國(guó)航太中心(DLR)的科學(xué)家研發(fā)一個(gè)名為CONTISOL的太陽(yáng)能反應(yīng)器,該設(shè)計(jì)還包含太陽(yáng)能儲(chǔ)熱機(jī)器,讓系統(tǒng)日夜都可以運(yùn)行。
有別于太陽(yáng)光伏利用光電轉(zhuǎn)換來發(fā)電,聚光式太陽(yáng)能是透過數(shù)以萬(wàn)計(jì)的鏡子來聚集太陽(yáng)光,借由太陽(yáng)熱能來進(jìn)行化學(xué)反應(yīng),并把熱能轉(zhuǎn)移至水中產(chǎn)生蒸氣,用于蓄熱、水分解制氫或是用蒸氣來驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)。反應(yīng)器的溫度會(huì)在日間輕松達(dá)到800°C至900°C,但溫度會(huì)在晚上逐漸冷卻,還要在早晨的時(shí)候預(yù)熱,浪費(fèi)時(shí)間與熱能。
而德國(guó)科學(xué)家則希望透過CONTISOL來解此問題。在設(shè)計(jì)概念中,日間利用太陽(yáng)來加熱兩個(gè)充氣腔(Chamber),一個(gè)用來將熱空氣輸送到反應(yīng)器中,進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)并產(chǎn)生氫氣;另一個(gè)氣腔則會(huì)被加熱至超過1,000°C,用來儲(chǔ)存熱能并在夜間取出,讓反應(yīng)器在無(wú)日照時(shí)也能使用。
CONTISOL論文主要作者JustinLapp表示,聚光太陽(yáng)能容易受到天氣、云量的影響,在晚上也不能有所作為,因此CONTISOL的設(shè)計(jì)概念就是將兩個(gè)反應(yīng)器組合在一起,一個(gè)是直接將陽(yáng)光用于化學(xué)反應(yīng),另一個(gè)是儲(chǔ)存熱能,兩者相互替換。
為了測(cè)試該系統(tǒng),德國(guó)航太中心利用氙氣燈來模擬太陽(yáng)熱能,而該機(jī)器可以在850°C的溫度運(yùn)行并擁有5kW的功率。雖然產(chǎn)生的電量相當(dāng)?shù)?,但這項(xiàng)測(cè)試與研究目標(biāo)是反應(yīng)器的可行性,并希望在為來可用于商業(yè)用途。
CONTISOL成功解決了聚光太陽(yáng)能“夜間無(wú)用處”缺點(diǎn)以及熱化學(xué)(Thermochemistry)的溫度限制,像是核反應(yīng)爐就無(wú)法溫度如此高的情況下有效運(yùn)行。而這項(xiàng)反應(yīng)器也是透過太陽(yáng)能而非核能來運(yùn)作,并可在1,500℃的溫度下制氫。而充氣腔中的空氣是由外面抽取,有效的利用外界的空氣,則能讓反應(yīng)器更加便宜與穩(wěn)定。Lapp指出,空氣冷卻后也可以直接排出,化學(xué)結(jié)構(gòu)在高溫下也不會(huì)改變。
太陽(yáng)能是備受看好的綠能產(chǎn)業(yè)之一,因此確保太陽(yáng)能的效率與可用性是各個(gè)再生能源廠商的關(guān)鍵挑戰(zhàn)。德國(guó)目標(biāo)于2050年達(dá)到100%再生能源供電,并在過去兩年內(nèi)在綠能發(fā)展投入2,000億美元,目前其太陽(yáng)光電的設(shè)備容量為歐洲第一,持續(xù)開發(fā)太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)將對(duì)其再生能源發(fā)展大有裨益。