利用太阳能烟囱抽取地下水的技术

近几年来，国内有越来越多的人对太阳能烟囱发电技术产生兴趣，许多专家认为，在中国开发太阳能烟囱发电技术具有很大的地理优势。我国西部地区具有丰富的土地资源，人口稀少，阳光充足，是修建太阳能烟囱的理想场所；我国西部地区也是能源和水资源匮乏的地区，利用太阳能烟囱技术直接抽取地下水是值得思考的问题。 太阳能烟囱直接抽取地下水技术的提出 在化石能源日益减少的今天，开发以太阳能为代表的可再生能源是一条解决能源问题的出路。太阳能烟囱发电技术采用一些常规材料，运行成本很低，而且能减少温室气体ＣＯ２的排放，其优点已经被建造在西班牙的太阳能烟囱电站所证明。然而，其固有的缺点和难题也是限制其发展的主要原因。 ①太阳能烟囱发电系统的总能量转化效率低。西班牙５０ｋＷ太阳能烟囱电站的能量转换效率不到０．２％，预测的１０ＭＷ大型太阳能烟囱的总能量转化效率也只有１．３９％。只有太阳能烟囱的规模越大，其效率才越高。 ②投资巨大。１００ＭＷ的太阳能烟囱建造成本为０．７８９亿英镑，澳大利亚计划建造的２００ＭＷ的太阳塔的预计投资为７亿美元。 ③超高烟囱的安全总是和可靠性问题是令人担忧的。目前世界上最高的人工建筑物（加拿大的多伦多电视塔）只有５５０ｍ高，而待建的澳大利亚太阳能烟囱的高度是它的２倍。 ④太阳能集热棚灰尘的清洗和效率的维持是一个难题。集热棚表面很容易覆盖灰尘，大面积集热棚表面的清洗又很困难，集热棚积灰会影响太阳光的透过，降低发电效率。 在我国西部地区，普遍存在能源和水源缺乏的问题。水资源的开发是解决荒漠化地区人类生存的关键。抽取地下水是解决干旱地区水资源缺乏的一种有效途径。这些地区交通困难，经济落后，电力匮乏，领先传统电网的延伸来提供水泵动力是难以实现的。虽然我国已经在西部地区开展了太阳能光伏发电提水的研究，但是由于太阳能电池的成本太高，因此目前还未达到大规模应用。另外，风力提水技术只能适合于风力资源丰富的地区，在许多风力资源贫乏的地区就不能使用。 根据太阳能烟囱发电技术的难点和我国西部地区的具体情况，建立大规模的太阳能烟囱的时机还不成熟。回避修建大规模电站的风险，建造中小规模的太阳能烟囱装置直接抽取地下水，是解决我国西部地区水资源问题的新思路。 太阳能烟囱直接抽取地下水的模型设计 太阳光透过塑料或玻璃集热棚加热地面。为了增加地面的蓄热性能，将地面铺设一层水管作为蓄热材料。由于温室效应，集热棚内空气温度升高