日本理化研等设计出利用太阳能菲涅尔透镜的热电联产系统

日本理化学研究所与总部设在奈良县大和高田市的达芬奇公司（Davinci）合作，日前成功设计出了利用菲涅尔透镜，从日出到日落晚均可回收太阳光热能，并为蓄热槽中储存的水加温，进行发电及热水供应的“热电联产系统”。


该系统的工作原理是，利用太阳光的热能，经由换热器为水加温并蓄热，然后在需要时释放其热量进行发电及热水供应。通过将刻有同心圆状凹槽的菲涅尔透镜组合成立方体状，从日出到日落，无论太阳光从何种角度入射，均可高效回收能量。菲涅尔透镜具有虽薄但可高效聚光的特点。此次利用的菲涅尔透镜是以目前正在开发的用于观测超高能宇宙线的望远镜头为基础，其透明度较高，表面粗度为20纳米，为高精度产品。配置在立方体的上面和侧面（该结构称为“Fresnel Sun House”）。

立方体内部配置有铝合金制造的用于接收菲涅尔透镜所聚集的光的倒T字型换热器，无论太阳光是从侧面还是从上面照射，均可高效提取热能。换热器下方是装满水的蓄热槽，在此生成的温水将供应给达芬奇公司开发的“旋转式热力发动机”进行发电。旋转式热力发动机通过将作为热介质的氟利昂替代物转换为气体来驱动发动机运转。该发动机是利用气缸容积的变化生成旋转能，因此即使在低温热源生成的低压力下，热工作效率也十分出色。具体来说，即使40℃左右的温度也可驱动。

此次开发的热电联产系统的优点是，无需高价的太阳光追踪装置及驱动装置即可利用变动较大的太阳光能源，而且通过用水蓄热能够稳定保存能量，可在需要时随时提取使用。理研打算今后通过与地方政府等合作，将其作为利用闲置土地的中小规模分散电源进行推广应用。计划在2013年内推出输出功率为1千瓦的试制机，在2014年构筑10千瓦的实证系统。