巧用激光束發(fā)生器聚集太陽(yáng)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(mèng)人何開(kāi)浩，出于個(gè)人愛(ài)好，潛心研究太陽(yáng)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(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)的聚光瞄準(zhǔn)裝置”，獲得了國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利。
  T2 \' v6 v* r+ r0 `1 N1 C        塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)是利用獨(dú)立跟蹤太陽(yáng)的定日鏡群，將陽(yáng)光聚集到固定在塔頂部的接收器上產(chǎn)生高溫，產(chǎn)生過(guò)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(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能。

        三十多年來(lái)，塔式太陽(yáng)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(méi)有解決，由于太陽(yáng)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(yáng)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(wèn)題引起了何開(kāi)浩的注意，但是到底從何處著手進(jìn)行研究呢？
* s9 N% f6 A1 p  a
        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(guò)的一個(gè)阿基米德的故事。

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(lái)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(lái)到海岸城頭，讓鏡子對(duì)準(zhǔn)強(qiáng)烈的陽(yáng)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(yáng)光產(chǎn)生的熱量燃燒了遠(yuǎn)處的敵船，迫使敵人退卻。

8 W: h" N7 |  a4 P, e+ b        阿基米德的故事引發(fā)了何開(kāi)浩心中的疑問(wèn)，通過(guò)鏡子聚集太陽(yáng)光產(chǎn)生的熱量燃燒遠(yuǎn)處的敵船，這真的可行嗎？

/ C: c& _% D! @3 k5 D, Y; P: P4 e' U        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(yáng)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(yáng)光偏弱的條件下計(jì)算太陽(yáng)光線方位，從而指導(dǎo)定日鏡對(duì)角度進(jìn)行精準(zhǔn)定位。

* o/ G# U: d) m1 x* V& U% H5 \        何開(kāi)浩發(fā)明的“塔式太陽(yáng)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(kāi)浩說(shuō)，激光束發(fā)生器固定設(shè)置在圍繞高塔的太陽(yáng)能聚光器上，且位于太陽(yáng)能聚光器的反射鏡的轉(zhuǎn)動(dòng)中心，各個(gè)太陽(yáng)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(yáng)能灶的激光束。

“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(guò)取光投射機(jī)構(gòu)將激光束反射或折射到檢光屏上�！焙伍_(kāi)浩說(shuō)。

' e9 h9 N' |6 F# |* b5 _        這種裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易操作、成本極低，把每塊定日鏡做成窗戶(hù)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(yáng)光收集起來(lái)為人們服務(wù)。
# Y1 x5 A6 J$ X; V( ^
# q! [0 g& A7 t* c6 _        何開(kāi)浩說(shuō)，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(chē)庫(kù)、廠房、倉(cāng)庫(kù)等地方，幾乎照不到太陽(yáng)，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(yáng)位置不停移動(dòng)的問(wèn)題。如果用何開(kāi)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(yáng)光焦點(diǎn)落到光導(dǎo)管的進(jìn)光口里。
3 Y- |7 Q/ W3 Z
        何開(kāi)浩說(shuō)，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(jiǎn)單很多，可以把屋頂?shù)年?yáng)光聚集起來(lái)，建造太陽(yáng)能鍋爐，既環(huán)保又實(shí)用。而應(yīng)用最多的要數(shù)太陽(yáng)能熱水器，“聚光瞄準(zhǔn)裝置”能夠通過(guò)用平面鏡把附近的太陽(yáng)光反射到太陽(yáng)能熱水器上，以提高它們的光照強(qiáng)度。

- I* B! t# s5 h0 s“這種方式可以有效控制太陽(yáng)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(yáng)能電站。這樣就可以被大量運(yùn)用到日常生活場(chǎng)景，從而提升太陽(yáng)能的使用效率。”何開(kāi)浩說(shuō)，這為太陽(yáng)能熱發(fā)電的商業(yè)化創(chuàng)造了有利的條件。

* E1 E" o& l! E% x" ~/ ~