巧用激光束發(fā)生器聚集太陽光

寂靜天花板

寧波市中醫(yī)院一位普通的醫(yī)務(wù)工作者,、科技追夢人何開浩，出于個(gè)人愛好,，潛心研究太陽能熱利用技術(shù),，受到阿基米德故事的啟發(fā),，發(fā)明了一種叫做“塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的聚光瞄準(zhǔn)裝置”，獲得了國家發(fā)明專利,。
( [. }8 \: L" l        塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)是利用獨(dú)立跟蹤太陽的定日鏡群,，將陽光聚集到固定在塔頂部的接收器上產(chǎn)生高溫，產(chǎn)生過熱蒸汽或者先產(chǎn)生高溫熔鹽儲(chǔ)存熱量,，再在必要時(shí)利用高溫熔鹽產(chǎn)生蒸汽,，驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組發(fā)電，從而將太陽能轉(zhuǎn)換為電能,。

- H" j! l+ U0 U/ [( m2 A! U* Q        三十多年來，塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)仍未被廣泛應(yīng)用,，其主要原因就是聚光瞄準(zhǔn)技術(shù)一直沒有解決,，由于太陽東升西落，地球上不同位置的角度也不一樣,，現(xiàn)有的空間幾何計(jì)算方法不容易用計(jì)算機(jī)編程進(jìn)行自動(dòng)計(jì)算,，使塔式太陽能熱利用技術(shù)到現(xiàn)在還停留在科學(xué)研究階段。

        這一問題引起了何開浩的注意,，但是到底從何處著手進(jìn)行研究呢,？

        他在翻閱資料、研究定日鏡和跟蹤控制系統(tǒng)的原理時(shí),，想起了中學(xué)課堂上老師講過的一個(gè)阿基米德的故事,。
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4 {3 k0 z; u4 n) [2200年前，阿基米德的家鄉(xiāng)遭到羅馬軍隊(duì)的侵襲,。羅馬軍隊(duì)乘著揚(yáng)帆的戰(zhàn)艦,，前來進(jìn)犯。阿基米德利用科學(xué)原理,讓婦女和孩子們每人都拿著自己家中的鏡子一齊來到海岸城頭,，讓鏡子對(duì)準(zhǔn)強(qiáng)烈的陽光,，集中照射到敵艦的主帆上，千百面鏡子的反光聚集在船帆的一點(diǎn)上,，利用聚集太陽光產(chǎn)生的熱量燃燒了遠(yuǎn)處的敵船,，迫使敵人退卻。
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        阿基米德的故事引發(fā)了何開浩心中的疑問,，通過鏡子聚集太陽光產(chǎn)生的熱量燃燒遠(yuǎn)處的敵船,，這真的可行嗎？
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        帶著這一疑惑,，他用了大量的業(yè)余時(shí)間去驗(yàn)證,，發(fā)明了一種叫做“塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的聚光瞄準(zhǔn)裝置”，并針對(duì)性地提出一組數(shù)學(xué)公式,，用以在陰天或陽光偏弱的條件下計(jì)算太陽光線方位,，從而指導(dǎo)定日鏡對(duì)角度進(jìn)行精準(zhǔn)定位,。

  _" h) t# W1 u& Z6 }        何開浩發(fā)明的“塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的聚光瞄準(zhǔn)裝置”，主要包括激光束發(fā)生器,、取光投射機(jī)構(gòu)和投射驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu),。

        何開浩說，激光束發(fā)生器固定設(shè)置在圍繞高塔的太陽能聚光器上,，且位于太陽能聚光器的反射鏡的轉(zhuǎn)動(dòng)中心,，各個(gè)太陽能聚光器上的激光束發(fā)生器可依次發(fā)出對(duì)準(zhǔn)高塔太陽能灶的激光束。
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“取光投射機(jī)構(gòu)和投射驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)置在激光束光路附近,，取光投射機(jī)構(gòu)由投射反射鏡或折射鏡組成,，在激光束發(fā)生器發(fā)出激光束時(shí)，投射驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)取光投射機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)到激光束的光路上,，通過取光投射機(jī)構(gòu)將激光束反射或折射到檢光屏上,。”何開浩說,。
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1 e5 @2 k$ A# f        這種裝置結(jié)構(gòu)簡單,、易操作、成本極低,，把每塊定日鏡做成窗戶玻璃大小,，像玻璃幕墻一樣安裝在建筑物的墻面和屋頂上就可以，做到了把太陽光收集起來為人們服務(wù),。

        何開浩說,，這套方法在日常生活中可以被廣泛應(yīng)用。例如,，在眾多地下車庫,、廠房、倉庫等地方,，幾乎照不到太陽,，只能安裝電燈，消耗甚大,。如果使用光導(dǎo)管照明,，它的效果又要打折扣，因?yàn)楣鈱?dǎo)管照明進(jìn)光口進(jìn)光量不是很多,。即使安裝了一個(gè)大的聚光凹面鏡,，也要面臨太陽位置不停移動(dòng)的問題。如果用何開浩的方法去指導(dǎo)聚光凹面鏡轉(zhuǎn)動(dòng),，以上難題就迎刃而解,，因?yàn)樗�可以確保時(shí)刻聚集太陽光焦點(diǎn)落到光導(dǎo)管的進(jìn)光口里。

3 V3 F9 `' e. l        何開浩說，很多單位用鍋爐產(chǎn)生的蒸汽用于各種需求,，會(huì)消耗大量燃料,，用這種聚光瞄準(zhǔn)裝置則簡單很多，可以把屋頂?shù)年柟饩奂�起��,，建造太陽能鍋爐,，既環(huán)保又實(shí)用。而應(yīng)用最多的要數(shù)太陽能熱水器,，“聚光瞄準(zhǔn)裝置”能夠通過用平面鏡把附近的太陽光反射到太陽能熱水器上,，以提高它們的光照強(qiáng)度。

“這種方式可以有效控制太陽光的聚焦位置,，待技術(shù)成熟,，它就可以像拼積木一樣，拼出一個(gè)個(gè)太陽能電站,。這樣就可以被大量運(yùn)用到日常生活場景,，從而提升太陽能的使用效率�,！焙伍_浩說,，這為太陽能熱發(fā)電的商業(yè)化創(chuàng)造了有利的條件,。