由： 瑪麗亞·特里馬奇

　　即使太陽下山，太陽能熱能也能保持咕嚕咕嚕的聲音。查看更多 綠色生活圖片.

　　美聯社照片/SKYFUEL，杰克·登普西我們大多數人很少考慮我們的電力來自哪里，只考慮它是可用的和充足的。燃燒煤炭，石油和天然氣等化石燃料產生的電力會排放二氧化碳，氮氧化物和硫氧化物 - 科學家認為這些氣體會導致氣候變化。 太陽能熱(熱)能 是一種無碳、可再生的替代品，可替代我們用煤炭和天然氣等化石燃料產生的電力。這也不是未來的事情。1984年至1991年間，美國在加利福尼亞州的莫哈韋沙漠建造了九座這樣的工廠，今天它們繼續提供每年354兆瓦的總容量，用于50萬加州家庭[來源：哈欽森]。可靠的電源，在那。2008年，當六天的高峰需求使電網屈服并導致加利福尼亞州停電時，這些太陽能熱電廠繼續以110%的容量生產[來源： 卡內洛斯].

　　想知道從那時起這項技術在哪里?在1990年代，當天然氣價格下降時，對太陽能熱發電的興趣也隨之下降。然而，今天，這項技術有望卷土重來。據美國國家可再生能源實驗室估計，太陽能熱發電可以提供數百吉瓦的電力，相當于美國需求的10%以上。 拉莫尼卡].

　　把太陽能電池板的形象從你的腦海中甩掉——這種需求將需要發電廠。從太陽產生能量有兩種主要方式。 光伏 (光伏) 和 聚光太陽能熱能 (科技委)，也稱為聚光太陽能發電 (CSP) 技術。

　　光伏將陽光直接轉化為電能。這些太陽能電池通常為手表、太陽鏡和背包等設備供電，并在偏遠地區提供電力。

　　相比之下，太陽能熱技術是大規模的。與光伏發電的一大區別是太陽能熱電廠間接發電。來自太陽光線的熱量被收集并用于加熱流體。加熱流體產生的蒸汽為發電的發電機提供動力。這與化石燃料發電廠的工作方式相似，只是蒸汽是由收集的熱量而不是化石燃料的燃燒產生的。

　　太陽能熱系統

　　拋物線槽，如科羅拉多州使用的槽，將太陽的能量集中在很高的溫度下。

　　美聯社照片/SKYFUEL， JACK DEMPSEY(英語：JACK DEMPSEY)有兩種類型的太陽能熱系統：被動式和主動式。被動系統不需要任何設備，例如當汽車停在陽光下時，車內積聚熱量。一個有源的系統需要某種方法來吸收和收集太陽輻射，然后儲存它。

　　太陽能熱電廠是主動系統，雖然有幾種類型，但有一些基本的相似之處：鏡子反射和集中陽光，接收器收集太陽能并將其轉化為熱能。然后可以使用發電機從這種熱能中發電。

　　最常見的太陽能熱電廠類型，包括加利福尼亞州莫哈韋沙漠的那些發電廠，使用 拋物線槽 設計用于收集太陽輻射。這些集熱器被稱為線性集中器系統，最大的能夠產生80兆瓦的電力[來源： 美國能源部].它們的形狀像你看到的用于單板滑雪或滑板的半管，并且有線性的拋物線形反射器，上面覆蓋著超過900，000面鏡子，這些鏡子是南北對齊的，能夠在白天從東向西移動時跟隨太陽旋轉。由于其形狀，這種類型的植物可以達到約750華氏度(400攝氏度)的工作溫度，將太陽光線以正常強度的30至100倍集中在傳熱流體或水/蒸汽填充管道上[來源： 能源信息管理局].熱流體用于產生蒸汽，然后蒸汽旋轉渦輪機，為發電機提供動力以發電。

　　雖然拋物面槽式設計可以作為太陽能發電廠以全功率運行，但它們更常用作太陽能和化石燃料的混合體，增加化石燃料能力作為備用。

　　太陽能發電塔系統 是另一種類型的太陽能熱系統。電力塔依靠成千上萬的 定日鏡，它們是大型、扁平的太陽跟蹤鏡，用于將太陽輻射聚焦并集中到單個塔式接收器上。像拋物線槽一樣，傳熱流體或水/蒸汽在接收器中加熱(不過，電力塔能夠將太陽能集中多達1，500倍)，最終轉化為蒸汽并用于用渦輪機和發電機發電。

　　電力塔設計仍在開發中，但有朝一日可以實現并網發電廠，每塔產生約200兆瓦的電力。

　　第三個系統是 太陽能碟/發動機.與拋物面槽和電力塔相比，碟形系統是小型生產者(約3至25千瓦)。有兩個主要部件：太陽能聚光器(碟形天線)和功率轉換單元(發動機/發電機)。碟子指向并跟蹤太陽并收集太陽能;它能夠將能量集中約2000倍。熱接收器是一系列充滿冷卻液(如氫氣或氦氣)的管子，位于碟形天線和發動機之間。它從碟子中吸收集中的太陽能，將其轉化為熱量，并將熱量發送到發動機，在那里它變成電能。

　　太陽能熱能

　　太陽能熱系統是一種很有前途的可再生能源解決方案——太陽是一種豐富的資源。除非是晚上?；蛘弋斕柋辉茖诱趽鯐r。 熱能儲存 (苔絲) 系統 是與太陽能熱系統一起使用的高壓液體儲罐，允許植物儲存幾個小時的潛在電力。非高峰儲能是太陽能熱電廠有效性的關鍵組成部分。

　　自1980年代建造第一批太陽能熱電廠以來，已經測試了三種主要的TES技術：雙罐直接系統，雙罐間接系統和單罐溫躍層系統。

　　在一個 雙罐直接系統，太陽熱能直接儲存在收集它的同一傳熱流體中。流體分為兩個罐，一個罐在低溫下儲存，另一個在高溫下儲存。儲存在低溫罐中的流體通過發電廠的太陽能集熱器，在那里重新加熱并發送到高溫罐。在高溫下儲存的流體通過熱交換器發送，該熱交換器產生蒸汽，然后用于在發電機中發電。一旦通過熱交換器，流體就會返回低溫罐。

　　一個 雙罐間接系統 功能與直接系統基本相同，只是它適用于不同類型的傳熱流體，通常是那些昂貴或不打算用作存儲流體的傳熱流體。為了克服這個問題，間接系統使低溫流體通過額外的熱交換器。

　　與雙罐系統不同， 單罐溫躍層系統 將熱能儲存為固體，通常是硅砂。在單個罐內，部分固體保持在低溫到高溫下，處于溫度梯度中，具體取決于流體的流動。出于儲存目的，熱傳熱流體流入罐頂并在向下行進時冷卻，以低溫液體的形式排出。為了產生蒸汽和發電，這個過程是相反的。

　　使用礦物油或熔鹽作為傳熱介質的太陽能熱系統是TES的主要產品，但不幸的是，如果沒有進一步的研究，使用水/蒸汽運行的系統無法儲存熱能。傳熱流體的其他進展包括研究替代流體，使用相變材料和新穎的蓄熱概念，所有這些都是為了降低存儲成本并提高性能和效率。

　　日光熱溫室

　　麗莎·基維里斯特(Lisa Kivirist)和約翰·伊萬科(John Ivanko)站在一個太陽能熱系統旁邊，該系統在他們的住宿加早餐旅館為溫室供暖。

　　美聯社照片/安迪·馬尼斯使用熱質量材料(具有儲存熱量能力的材料)來儲存太陽能的想法不僅適用于大型太陽能熱電廠和存儲設施。這個想法可以在像溫室這樣司空見慣的地方工作。

　　所有溫室在白天捕獲太陽能，通常具有朝南放置和傾斜屋頂的好處，以最大限度地暴露陽光。但是一旦太陽下山，種植者該怎么辦?太陽能熱溫室能夠保留熱能，并在夜間用它來加熱溫室。

　　石頭、水泥和水或裝水桶都可以用作簡單的被動熱質量材料(散熱器)，白天捕獲太陽的熱量，并在晚上輻射回來。

　　更大的抱負?應用與太陽能熱電廠相同的想法(盡管水平要小得多)，您正在走向全年增長。太陽能熱溫室，也稱為主動式太陽能溫室，需要與任何其他太陽能熱系統相同的基礎知識：太陽能集熱器，儲水箱，管道或管道(埋在地板中)，用于將太陽能集熱器中的傳熱介質(空氣或水)移動到存儲的泵和電力(或其他電源)為泵供電。

　　在一種情況下，聚集在溫室屋頂頂部的空氣通過管道和地板下被吸入。白天，這種空氣很熱，使地面變暖。到了晚上，冷空氣被吸入管道。溫暖的地面加熱冷空氣，進而加熱溫室。或者，有時使用水作為傳熱介質。收集水并在外部儲罐中加熱太陽能，然后通過管道泵送以加熱溫室。

　　太陽能熱煙囪

　　太陽能熱發電具有巨大的潛力，因為該技術已經全部存在。

　　牛光/蓋蒂圖片社正如太陽能熱溫室是將太陽能熱技術應用于日常需求的一種方式一樣，太陽能熱煙囪或熱煙囪也利用了熱質量材料。熱煙囪是被動式太陽能通風系統，這意味著它們是非機械的。機械通風的例子包括全屋通風，它使用風扇和管道排出陳舊的空氣并供應新鮮空氣。通過對流冷卻原理，熱煙囪允許冷空氣進入，同時將熱空氣從內向外推?；跓峥諝馍仙氖聦嵾M行設計，它們減少了白天不必要的熱量，并將內部(暖)空氣交換為外部(冷)空氣。

　　熱煙囪通常由黑色的空心熱質量制成，頂部有一個開口，用于排出熱空氣。入口開口小于排氣口，放置在房間的中低高度。當熱空氣上升時，它通過外部排氣口逸出，要么流向外部，要么進入開放式樓梯間或中庭。發生這種情況時，上升氣流通過入口吸入冷空氣。

　　面對全球變暖、燃料成本上升和能源需求不斷增長，預計能源需求將增加近相當于每天3.35億桶石油，主要用于電力[來源： 邁森].無論大小，在電網內外，太陽能熱發電的一大優點是它現在就存在，無需等待。通過將太陽能與反射材料集中并將其轉化為電能，現代太陽能熱電廠如果今天作為能源生產不可或缺的一部分采用，可能在未來20年內為超過1億人提供電力[來源：Brakmann]。所有這些都來自一個大的可再生資源：太陽。

　　常見問題

　　太陽能的3種類型是什么?

　　三種類型的太陽能是光伏太陽能，太陽能熱能和聚光太陽能。