太陽能真正進入生活，還要等多久？

現在，德國越來越多的屋頂上，都安裝了太陽能電池板。遠遠看去，它們大部分都閃著瑩瑩的藍光。德國已安裝運行的光電設備發電量，目前合計為190兆瓦左右。這個相當令人自豪的結果，主要歸功於德國的電力輸入法。該法律規定了一系列的鼓勵措施，以促進可再生能源的發展。這樣一來，至少對太陽能發電設備的擁有者來說，是劃算的，儘管利用太陽能，以光電轉換的方式發電的成本費用，達到每千瓦小時0.5歐元，遠遠高於常規發電的費用。從商業角度而言更為成熟的技術，是光熱轉換的發電技術，也就是把太陽能，先轉換成熱能，再以熱能生成的水蒸汽，帶動蒸汽渦輪機發電的方式。但是這種技術，在德國這樣的緯度地區，幾乎得不到什麼應用，因為它和光電轉換技術不同，需要很長、也很強烈的日照時間，才可能有經濟效益。

早在上個世紀80年代中期，人們就開始在美國加州的沙漠地帶，建造了9座所謂的太陽能溝槽發電站，其合計發電能力，達到可觀的354兆瓦。但是在此之後，儘管曾經有過不少計劃，但國際上卻再沒有建造過一座光熱發電站。人們對光熱技術的興趣減弱的原因，主要在於常規能源載體的市場價格，降低了很多，而不是在於光熱技術本身，因為這種技術相對而言，非常簡單。幾百個跟隨太陽轉動的拋物鏡，把接收到的陽光，集中到位於聚焦線上的一個真空隔熱吸收管上，把吸收管裡的特種高溫油，加熱到400攝氏度。高溫油再通過熱交換器，把熱量傳送給水，生成水蒸汽。後者再帶動蒸汽渦輪機，生成電能。

近年來，科研工作人員又進一步改善了溝槽發電站的技術方案。在西班牙靠近地中海海岸的一個地方，人們同時試驗了兩種方法。一種是放棄使用高溫油，直接讓水蒸發。這樣一來，不僅可以省掉本身又會消耗許多電力的油泵，而且還可以省掉昂貴的熱交換器。這種方法，也被簡稱為DISS法，英文為「直接太陽能蒸汽」的意思。它的另一個優勢是，可以達到更高的發電效率，因為直接生成的水蒸汽的溫度，可高達550攝氏度，也就是和常規發電站裡需要的蒸汽溫度相同，而至今使用的高溫油所能承受的最高溫度，卻只有400攝氏度。

人們在西班牙試驗的另一種方法，是輕式溝槽，為的是降低重量和成本。由於人們同時也把平行溝槽的分段長度，提高了50米，也就是達到現在的150米，而鏡子本身又高達5米，所以，整個裝置的自身重量不輕，以至於支撐架的構造，也必須重新予以設計和計算。這一工作，由德國斯圖加特市的貝格曼工程事務所承擔。他們決定使用一種網狀構架。它的特點之一，是抗扭轉性能很好。之所以要求抗扭轉，是因為一台馬達，要同時控制多條溝槽，時刻面向太陽。遠離馬達的鏡子，也必須能夠馬上跟著轉動。

德國愛爾蘭根的「太陽千禧年股份公司」很早就動手開發的一個50兆瓦溝槽發電項目，利用的就是第二個原理。這個項目，將於不久的將來，在西班牙南部予以實施。最近，在西班牙建造這類發電站的機會大漲，因為不久前，西班牙政府終於決定，給利用太陽能生成的電力，每千瓦小時補助12分，以促進太陽能電站的發展。

鑑於多年來的實際應用，可以說，太陽能的溝槽發電技術，今天已經是一個成熟的技術。因此，世界銀行目前在為印度的一項光熱發電項目的招標書中，就明確要求使用溝槽技術。但是，這種狀況，不久可能將會改變。比利時安特衛普一家名為「太陽蒙多」的公司，開發出一種相當巧妙的發電技術。為了不用再和鏡面彎曲、笨重的大型鏡子打交道，太陽蒙多的技術人員使用細長的平面鏡條，取而代之。這些鏡條寬為半米，都裝在同一個平面上，可以沿著自己的縱向軸轉動。48條這樣的鏡條組裝在一起，便構成一個聚光鏡，其構造原理，類似於光學中的環帶透鏡。鏡條的轉動，依靠電動馬達。通過蝸桿傳力裝置，一台馬達可以同時帶動4排鏡子。

因為可以單獨控制每一個鏡條，所以，接收到的日光，便可以隨時聚焦到吸收管上。在此，太陽蒙多也想出一個即簡單、又便宜的辦法。這個吸收管，就是一根長長的、簡單的鋼管。它上面遮蓋著一個鍍膜的半圓型二次反射板。這樣一來，沒有準確聚到吸收管上的一次反射日光，又可以得到第二次的聚焦機會，而不至於白白浪費。二次反射板上方，還安裝著一個玻璃遮板，可以防止一旦獲取的熱能，不再流失。

現在，太陽蒙多公司在比利時列日的一個工業廠區，建造了一台大規模樣機，也可供人參觀。這是一個長100米、寬24米的環帶透鏡式聚光鏡。開發人員雖然可以在這裡測試所有的機械性能，但是卻無法全面測試這台設備是否可以有效地利用太陽能，生產電能，因為這一帶的日光不足。因此，在這一點上，科研人員只能依靠模擬計算。具體的計算工作，是由德國弗萊堡的福勞恩霍夫太陽能系統研究所負責的。這一工作並不簡單，因為太陽蒙多公司的聚光鏡，利用的是直接蒸發原理。吸收管裡流動的，是水或者蒸汽。一台普通的給水泵，在聚光鏡的冷端，往吸收管中送水。冷水一邊流動，一邊加熱，到達聚光鏡中部時，漸漸進入蒸發狀態。特別是這一部分的模擬計算，難度很大，因為水和蒸汽的熱容量，相差很大，吸收熱能的方式，也很不一樣。為了防止吸收管本身受到損壞，就必須嚴格避免鋼管溫度過高。除了450攝氏度左右的工作溫度以外，鋼管中的壓力，也可高達100個巴，因此，對其控制要求，也就非常地高。所有這一切，都是通過單個控制鏡條，予以實現的。而一個較大的光熱發電站，需要幾十排鏡條。

何時可以實際安裝第一台環帶透鏡式聚光鏡發電設備，目前還完全沒有眉目。科研人員的下一步計劃，是測試一個500米長的鏡條，是否具備實用性能。為此，他們準備把它和一台常規發電設備「結合」在一起，使它生產的太陽能蒸汽，可以有用武之地。至於一台獨立的環帶透鏡式發電設備，何時可以真正投入運行，還很難說，還需要很多年的研究開發。屆時，就是所有的實驗測試都很成功，也並不意味著可以馬上投入實際使用。在此，能源政策問題，扮演著不可忽略的角色。