向日葵如何革新太阳能发电厂

时间：2022-03-30 20:16:51 来源：

集中式太阳能发电厂（CSP）可能是大规模生产太阳能的最先进技术和最有效形式。目前，世界上只有极少数人（尽管这个数字有望增长），其中之一（创造性地称为PS10）雄伟地屹立在西班牙的安达卢西亚。它高100米，周围是成排的巨型镜子（定日镜），每个镜子的大小大约只有一个网球场的一半。定日镜将太阳的能量反射到中心塔上，然后在中心塔上转换成足够的电力以为6000户家庭供电。在假设有两种商品可供选择的前提下，CSP可能会产生足够的清洁可再生能源来为整个美国供电。土地和阳光。

CSP工厂的当前设计将定日镜放置在扩大的结构中，将后视镜放置在前面的两个后视镜之间的间隙中，就像在电影院中那样。这种图案虽然反射了很高比例的阳光，但效率非常低，导致全天阴影超出必要范围。麻省理工学院的研究人员与德国亚琛工业大学（RWTH Aachen University）最近共同计算了一项设计，该设计可将建造该工厂所需的土地数量减少20％，同时增加镜子可收集的日光量，从而提高发电潜力。双赢！

该团队由罗克韦尔国际机械工程助理教授Alexander Mitsos和MIT的Corey Noone以及亚琛工业大学的Manuel Torrilhon组成。他们使用数值优化方法计算了定日镜的最理论上有效的布局，发现它们可以使镜子更靠近在一起，从而减小场地的土地面积，而不会影响阳光的反射效率。最终的布局类似于螺旋形，非常类似于自然界中发现的某些图案。受这一发现的启发，研究小组在自然界中寻找了更多可以效仿的例子。他们选择了向日葵。

向日葵的花瓣以特殊的螺旋形图案排列，这种螺旋形图案在自然界很常见，被称为Fermat螺旋形，这种设计使数学家着迷了数百年。每个花瓣相对于其邻居以137度的“魔术”角旋转。这使“足迹”进一步降低了原始PS10的20％；但更好的是，螺旋形图案减少了所需的定日镜的实际数量以及它们彼此之间投射的阴影，从而提高了阳光反射的总效率。研究人员在太阳能杂志上发表了他们的研究结果，并最近申请了专利保护。

美国国家可再生能源实验室的工程师Frank Burkholder说：“目前，定日镜领域占大多数（CSP）电厂直接成本的三分之一，因为定日镜价格昂贵，彼此之间的间距以及塔架的成本很重要如果在放置时不小心，它们会相互遮挡和遮挡，并显着减少了传递的能量。”这项新设计可以产生相同的年度能源，同时占用“更少”的土地面积。正如Mitos所说，“集中式太阳能热需要巨大的面积。如果要谈论使用100％甚至10％的可再生能源，我们将需要广阔的区域，因此我们最好有效地利用它们。”

通过。Oilprice.com的James Burgess

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