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印度太陽能技術在加熱、烘干等領域的應用

印度太陽能資源十分豐富。早在1954年,印度國家物理實驗室(IIT)就開發了個太陽能炊具(solar cooker);上世紀70年代初,又開發了太陽能蒸餾器(solar still)。1982年,非傳統能源資源部成立(2006年更名為新能源與可再生能源部),印度太陽能技術及其應用步入快速發展的軌道。其主要應用領域有:水、空氣加熱,蒸煮,農產品,食品烘干,水凈化,廢棄物**,冷卻與冷藏,工業過程加熱,電力供應等。

  印度太陽能技術

  與應用的現實圖景

  印度對太陽能運用主要集中在加熱方面。

  1987~1988年,印度開始研發ETC(evacuated tubular collectors)技術,原模型為全玻璃,長0.45米,應用于太陽能**器、太陽能融冰器和太陽能炊具。印度緬甸石油公司將這種ETC應用于周期調整的不銹鋼反射鏡,開發了醫院**系統和社區太陽能炊具,溫度可達150℃,壓力達到每平方厘米5公斤。目前印度與新型ETC相配套的1.8米長玻璃管生產技術尚不具備,市場上使用的該規格全玻璃ETC主要從中國進口。

  目前,印度已建成孔徑面積為16平方米的太陽能炊具。此外,印度還研發出日光碗聚光器,其系統由一個固定在地面上的直徑為15米的非跟蹤聚光器和一個圓柱形自動轉動并跟蹤的接收器組成。聚光器掛在傳統的以石油為燃料的炊具上,可供1000人烹調使用。

  在印度還研發了多種日光烘干器,如櫥柜烘干器、隧道烘干器、太陽能空氣干燥器等。目前,一項為烘干二鹽基磷酸鈣、具有工業化水平的陽光隧道烘干機正在烏代浦大學(University of Udaipur)研發。此外,在非傳統能源部的大力扶持下,一批應用于工農業領域的陽光烘干器研發項目相繼實施,并取得很多成果。陽光空氣加熱系統已覆蓋很多產業領域,如茶、水果、蔬菜、各種調料、稻谷、魚、洗熨、制革、膠乳橡膠等。

  印度太陽蒸餾技術也起步很早。近,奧里薩邦布巴內斯瓦爾(Bhubaneswar)的地區研究實驗室完成了利用太陽能蒸餾技術對香草及其他植物原料進行提純的研發項目。印度農村地區已實現太陽蒸餾設備的動態蒸餾水生產,產量從每天幾百升到幾千立方米不等。

  值得一提的還有太陽能制冷技術。早期印度太陽能制冷技術主要應用于儲存新鮮農產品及為建筑物室內降溫。上世紀80年代初,已實現30噸馬鈴薯種子儲藏系統,牛奶冷藏實現500、400和200個照明功率密度(LPD)。20世紀80年代末,非傳統能源部立項并委托印度理工大學馬德拉斯分校(IIT Madras)設計、開發持續吸熱冷卻和空氣調節系統。但該系統模型完成后無法產業化,直到后來進口熱管ETC才實現在室內安裝25噸空氣調節系統。目前,這項技術尚未普及。原因不在于技術本身,而在于商業化成本較高。

  另外,印度的太陽能在建筑領域的運用也很廣泛。20世紀50年代,在班加羅爾建造了幢光能熱系統大樓(sky-therm system)。20世紀80至90年代,太陽能建筑技術日臻成熟,根據全印度三大不同類型的氣候建成了一批太陽能建筑。即使室外-3℃到-8℃,該建筑室內也能保持5℃到20℃的溫度。其中,在孟買建造的J J醫院,用太陽熱能控制樓內環境、調節新生嬰兒房間的溫度,以此提高新生嬰兒的生存能力。目前,德里國家物理實驗室(NPL,Delhi)在開發一種0.30m×0.30m大小的電鍍鉻窗戶實驗模型,相關技術開發成功后將進一步提升建筑物的通風效果。

  印度的太陽能技術在工業過程熱利用方面也比較成熟。

  印度非傳統能源部資助德里工學院孟買分校設計、建造了雙軸跟蹤大面積凹面陽光收集器,其孔徑和反射面積分別是160和122平方米。該凹面收集器具備滿足超過150℃的工業加工高溫需要。目前,該系統已經應用于牛奶業,并完成了20000至25000升牛奶的**任務。其他產業的應用技術目前正在開發之中。

  印度太陽能技術應用前景

  與發展方案

  印度太陽能開發起步雖然較早,但太陽能應用占可再生能源的比重并不大,相較于開發煤碳資源,太陽能資源開發成本較貴,不易普及。然而,印度巨大的太陽能潛能為其技術的開發與應用了廣闊的發展空間。隨著國際能源價格迅猛攀升,印度開發太陽能的步伐將進一步加快。

  印度非傳統能源部已經會同有關部門(農村與電力部門)就未來太陽能技術的開發與應用制定了發展方案,該方案主要由政策規劃與技術開發兩部分組成。

  政策規劃:1.通過制定法規條例,規定從城市到農村,各種新建建筑物都要安裝太陽能水加熱系統,同時對安裝太陽能水加熱系統的建筑物所有者給予電力稅收優惠。該項措施在拉賈斯坦邦、西孟邦和卡納塔卡邦已準備實施。2.非傳統能源部啟動建立阿地亞(Aditya Shops)太陽商店,目的是:(1)方便太陽能產品供應;(2)對太陽能設備進行服務和維修;(3)宣傳太陽能相關信息。印度“十五計劃”期間曾編列計劃并貸款,由信譽較好的邦級代理機構、制造協會和一些私人企業承建阿克薩瑜伽太陽能商店。印度政府計劃未來在28個邦中建立104個阿地亞、118個阿克薩瑜伽太陽能商店。

  技術開發:

1.“十一五計劃”期間,太陽能研究、設計與開發(RD&D)的目標是:建成100萬平方米太陽能收集器面積,并將這些設施應用于能源供應、工業加工系統、太陽能冷卻等領域,相關技術的設計、開發與商業化工作已經開展。

2.開發技術,提升低溫應用的范圍與效能,降低能量傳遞成本。這些活動、設計、開發與安裝針對兆瓦級太陽熱能工廠應用的拋物面技術和中心接收器技術,以期達到產生400℃及更高的能量和300℃以下適用于工業加工的熱應用。該項研發工作已經開始。

3.研究、設計與開發的另一重點是影響太陽熱能系統的各種因素,如光反射裝置、跟蹤機制、塔結構、接收器、能量儲存媒介等。項目目標是設計與開發千瓦規模散光熱能大面積太陽凹面和斯特林發動機。

4.開發先進的平面金屬板陽光收集器在工業過程中的應用。研究、設計與開發活動目標是提高效能、降低成本,以促進太陽能在低溫領域的應用。具體內容有五項:太陽能蒸餾系統產量提高,居民太陽能空氣調節系統及相關制度制定,太陽能工業廢棄物**,工業生產用先進窗戶玻璃釉,適用于300至600℃的先進涂層。但就目前對太陽能熱利用設備依賴進口的狀況來看,印度能否實現此太陽能發展規劃還需時間考證。

**關鍵詞:太陽能、加熱、烘干

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