由： 玛丽亚·特里马奇

　　即使太阳下山，太阳能热能也能保持咕噜咕噜的声音。查看更多 绿色生活图片.

　　美联社照片/SKYFUEL，杰克·登普西我们大多数人很少考虑我们的电力来自哪里，只考虑它是可用的和充足的。燃烧煤炭，石油和天然气等化石燃料产生的电力会排放二氧化碳，氮氧化物和硫氧化物 - 科学家认为这些气体会导致气候变化。 太阳能热(热)能 是一种无碳、可再生的替代品，可替代我们用煤炭和天然气等化石燃料产生的电力。这也不是未来的事情。1984年至1991年间，美国在加利福尼亚州的莫哈韦沙漠建造了九座这样的工厂，今天它们继续提供每年354兆瓦的总容量，用于50万加州家庭[来源：哈钦森]。可靠的电源，在那。2008年，当六天的高峰需求使电网屈服并导致加利福尼亚州停电时，这些太阳能热电厂继续以110%的容量生产[来源： 卡内洛斯].

　　想知道从那时起这项技术在哪里?在1990年代，当天然气价格下降时，对太阳能热发电的兴趣也随之下降。然而，今天，这项技术有望卷土重来。据美国国家可再生能源实验室估计，太阳能热发电可以提供数百吉瓦的电力，相当于美国需求的10%以上。 拉莫尼卡].

　　把太阳能电池板的形象从你的脑海中甩掉——这种需求将需要发电厂。从太阳产生能量有两种主要方式。 光伏 (光伏) 和 聚光太阳能热能 (科技委)，也称为聚光太阳能发电 (CSP) 技术。

　　光伏将阳光直接转化为电能。这些太阳能电池通常为手表、太阳镜和背包等设备供电，并在偏远地区提供电力。

　　相比之下，太阳能热技术是大规模的。与光伏发电的一大区别是太阳能热电厂间接发电。来自太阳光线的热量被收集并用于加热流体。加热流体产生的蒸汽为发电的发电机提供动力。这与化石燃料发电厂的工作方式相似，只是蒸汽是由收集的热量而不是化石燃料的燃烧产生的。

　　太阳能热系统

　　抛物线槽，如科罗拉多州使用的槽，将太阳的能量集中在很高的温度下。

　　美联社照片/SKYFUEL， JACK DEMPSEY(英语：JACK DEMPSEY)有两种类型的太阳能热系统：被动式和主动式。被动系统不需要任何设备，例如当汽车停在阳光下时，车内积聚热量。一个有源的系统需要某种方法来吸收和收集太阳辐射，然后储存它。

　　太阳能热电厂是主动系统，虽然有几种类型，但有一些基本的相似之处：镜子反射和集中阳光，接收器收集太阳能并将其转化为热能。然后可以使用发电机从这种热能中发电。

　　最常见的太阳能热电厂类型，包括加利福尼亚州莫哈韦沙漠的那些发电厂，使用 抛物线槽 设计用于收集太阳辐射。这些集热器被称为线性集中器系统，最大的能够产生80兆瓦的电力[来源： 美国能源部].它们的形状像你看到的用于单板滑雪或滑板的半管，并且有线性的抛物线形反射器，上面覆盖着超过900，000面镜子，这些镜子是南北对齐的，能够在白天从东向西移动时跟随太阳旋转。由于其形状，这种类型的植物可以达到约750华氏度(400摄氏度)的工作温度，将太阳光线以正常强度的30至100倍集中在传热流体或水/蒸汽填充管道上[来源： 能源信息管理局].热流体用于产生蒸汽，然后蒸汽旋转涡轮机，为发电机提供动力以发电。

　　虽然抛物面槽式设计可以作为太阳能发电厂以全功率运行，但它们更常用作太阳能和化石燃料的混合体，增加化石燃料能力作为备用。

　　太阳能发电塔系统 是另一种类型的太阳能热系统。电力塔依靠成千上万的 定日镜，它们是大型、扁平的太阳跟踪镜，用于将太阳辐射聚焦并集中到单个塔式接收器上。像抛物线槽一样，传热流体或水/蒸汽在接收器中加热(不过，电力塔能够将太阳能集中多达1，500倍)，最终转化为蒸汽并用于用涡轮机和发电机发电。

　　电力塔设计仍在开发中，但有朝一日可以实现并网发电厂，每塔产生约200兆瓦的电力。

　　第三个系统是 太阳能碟/发动机.与抛物面槽和电力塔相比，碟形系统是小型生产者(约3至25千瓦)。有两个主要部件：太阳能聚光器(碟形天线)和功率转换单元(发动机/发电机)。碟子指向并跟踪太阳并收集太阳能;它能够将能量集中约2000倍。热接收器是一系列充满冷却液(如氢气或氦气)的管子，位于碟形天线和发动机之间。它从碟子中吸收集中的太阳能，将其转化为热量，并将热量发送到发动机，在那里它变成电能。

　　太阳能热能

　　太阳能热系统是一种很有前途的可再生能源解决方案——太阳是一种丰富的资源。除非是晚上。或者当太阳被云层遮挡时。 热能储存 (苔丝) 系统 是与太阳能热系统一起使用的高压液体储罐，允许植物储存几个小时的潜在电力。非高峰储能是太阳能热电厂有效性的关键组成部分。

　　自1980年代建造第一批太阳能热电厂以来，已经测试了三种主要的TES技术：双罐直接系统，双罐间接系统和单罐温跃层系统。

　　在一个 双罐直接系统，太阳热能直接储存在收集它的同一传热流体中。流体分为两个罐，一个罐在低温下储存，另一个在高温下储存。储存在低温罐中的流体通过发电厂的太阳能集热器，在那里重新加热并发送到高温罐。在高温下储存的流体通过热交换器发送，该热交换器产生蒸汽，然后用于在发电机中发电。一旦通过热交换器，流体就会返回低温罐。

　　一个 双罐间接系统 功能与直接系统基本相同，只是它适用于不同类型的传热流体，通常是那些昂贵或不打算用作存储流体的传热流体。为了克服这个问题，间接系统使低温流体通过额外的热交换器。

　　与双罐系统不同， 单罐温跃层系统 将热能储存为固体，通常是硅砂。在单个罐内，部分固体保持在低温到高温下，处于温度梯度中，具体取决于流体的流动。出于储存目的，热传热流体流入罐顶并在向下行进时冷却，以低温液体的形式排出。为了产生蒸汽和发电，这个过程是相反的。

　　使用矿物油或熔盐作为传热介质的太阳能热系统是TES的主要产品，但不幸的是，如果没有进一步的研究，使用水/蒸汽运行的系统无法储存热能。传热流体的其他进展包括研究替代流体，使用相变材料和新颖的蓄热概念，所有这些都是为了降低存储成本并提高性能和效率。

　　日光热温室

　　丽莎·基维里斯特(Lisa Kivirist)和约翰·伊万科(John Ivanko)站在一个太阳能热系统旁边，该系统在他们的住宿加早餐旅馆为温室供暖。

　　美联社照片/安迪·马尼斯使用热质量材料(具有储存热量能力的材料)来储存太阳能的想法不仅适用于大型太阳能热电厂和存储设施。这个想法可以在像温室这样司空见惯的地方工作。

　　所有温室在白天捕获太阳能，通常具有朝南放置和倾斜屋顶的好处，以最大限度地暴露阳光。但是一旦太阳下山，种植者该怎么办?太阳能热温室能够保留热能，并在夜间用它来加热温室。

　　石头、水泥和水或装水桶都可以用作简单的被动热质量材料(散热器)，白天捕获太阳的热量，并在晚上辐射回来。

　　更大的抱负?应用与太阳能热电厂相同的想法(尽管水平要小得多)，您正在走向全年增长。太阳能热温室，也称为主动式太阳能温室，需要与任何其他太阳能热系统相同的基础知识：太阳能集热器，储水箱，管道或管道(埋在地板中)，用于将太阳能集热器中的传热介质(空气或水)移动到存储的泵和电力(或其他电源)为泵供电。

　　在一种情况下，聚集在温室屋顶顶部的空气通过管道和地板下被吸入。白天，这种空气很热，使地面变暖。到了晚上，冷空气被吸入管道。温暖的地面加热冷空气，进而加热温室。或者，有时使用水作为传热介质。收集水并在外部储罐中加热太阳能，然后通过管道泵送以加热温室。

　　太阳能热烟囱

　　太阳能热发电具有巨大的潜力，因为该技术已经全部存在。

　　牛光/盖蒂图片社正如太阳能热温室是将太阳能热技术应用于日常需求的一种方式一样，太阳能热烟囱或热烟囱也利用了热质量材料。热烟囱是被动式太阳能通风系统，这意味着它们是非机械的。机械通风的例子包括全屋通风，它使用风扇和管道排出陈旧的空气并供应新鲜空气。通过对流冷却原理，热烟囱允许冷空气进入，同时将热空气从内向外推。基于热空气上升的事实进行设计，它们减少了白天不必要的热量，并将内部(暖)空气交换为外部(冷)空气。

　　热烟囱通常由黑色的空心热质量制成，顶部有一个开口，用于排出热空气。入口开口小于排气口，放置在房间的中低高度。当热空气上升时，它通过外部排气口逸出，要么流向外部，要么进入开放式楼梯间或中庭。发生这种情况时，上升气流通过入口吸入冷空气。

　　面对全球变暖、燃料成本上升和能源需求不断增长，预计能源需求将增加近相当于每天3.35亿桶石油，主要用于电力[来源： 迈森].无论大小，在电网内外，太阳能热发电的一大优点是它现在就存在，无需等待。通过将太阳能与反射材料集中并将其转化为电能，现代太阳能热电厂如果今天作为能源生产不可或缺的一部分采用，可能在未来20年内为超过1亿人提供电力[来源：Brakmann]。所有这些都来自一个大的可再生资源：太阳。

　　常见问题

　　太阳能的3种类型是什么?

　　三种类型的太阳能是光伏太阳能，太阳能热能和聚光太阳能。