太阳能烟囱式热力发电原理

太阳能烟囱式热力发电原理

太阳能烟囱式热力发电是20世纪80年代首先由斯图加特大学的乔根·施莱奇教授及其合作者提出并进行了长期的实验研究[4,5],其基本原理是利用太阳能集热棚加热空气以及烟囱产生上曳气流效应,驱动空气涡轮机带动发电机发电。这种发电方式无需常规能源,其动力的供给完全来自于集热棚下面因太阳辐射所产生的热空气。基于这一原理构建的太阳能烟囱式热力发电系统由太阳能集热棚、太阳能烟囱和空气涡轮发电机组组成,属于现有三项成熟技术的创新性组合应用。图1显示了该项技术的结构与原理。由面盖和支架组成的集热棚以太阳能烟囱中心,呈圆周状分布,并与地面有一定间隙,以引入周围的空气;太阳能烟囱离地面有一定距离,周边与集热棚密封相连,其底部装有空气涡轮机。工作过程与原理是太阳光照射集热棚,加热棚下面的土地(或蓄热器)和棚内空气,空气温度升高,密度下降,在太阳能烟囱的抽吸作用下形成一股强大的上升气流,驱动安装在烟囱底部中央的单台空气涡轮发电机或呈环形排列的多台小型空气涡轮发电机发电。同时,集热棚周围的冷空气进入棚内,形成持续不断的空气循环流动。空气循环流动时所产生的能量转换过程为:太阳热能(棚外)→空气内能(棚内)→空气动能(棚内+烟囱内)→电能(涡轮发电机)。