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德國發明迷你渦輪機-家庭太陽能的明天

轉載或引用務請標明「德國之聲」<br>本站網址:www.dw-world.de/chinese2003年9月1日

德國多特蒙德大學的科研人員開發出一種可以說是為家庭服務的迷你型渦輪機。這種新的渦輪機技術和太陽能聚光鏡結合使用,簡直就是生態能源的具體體現。它既可以生成熱能,也可以生成電能。因此,多特蒙德市政府把本年度的環境獎,頒發給這一新技術。以下是德國之聲記者的採訪報導。

太陽能走入千家萬戶的日子不會太遠圖片來源: AP

工程師普利伯以既自豪又尷尬的複雜表情,向記者展示了一個小小的技術革命成果棗一個手掌大小的機器。這個用黃銅製作的
微型渦輪機金光閃閃,安裝在一個紅色的塑料盒裡。你用手指輕輕一碰,它就會無聲地轉動起來。微型渦輪機的發明者普利伯
在計算機前解釋了這個在水蒸汽流量隨時變化的條件下,依然可以工作的所謂適應性渦輪機的工作原理。

他說道:「您可以在計算機模擬中,看到水蒸汽的入口在哪裡。蒸汽是在徑向上,流進我們的渦輪機的,然後,我們通過渦輪機的幾何構造,對水蒸汽進行導向。最後,水蒸汽沿著軸向,從出口通道排出。在模擬中,您可以看到,安裝在同一個軸線上的渦輪機葉片和出口通道,是怎樣相互移動。您也可以看到,渦輪機是怎樣打開,又怎樣再次完全關閉的。」

聽起來很複雜,其實相對簡單,也就是依靠房頂上太陽能聚光鏡生成的水蒸汽,從側面流入渦輪機後,再沿著機軸的方向,流出來。專家們稱其為徑向-軸向渦輪機。

它的訣竅在於形狀非常特殊的渦輪葉片,葉片終端看上去,就好像是被折疊了一下,或者是被彎回去一樣。這種形狀,就可以引導水蒸汽,提高能量轉換效率。每一輛普通小汽車的廢氣渦輪壓氣機裡,都有一個類似的渦輪機。

只不過,現在新開發的這種適應性渦輪機,卻擁有一個特殊功能,是所有其它渦輪機都沒有的,那就是,它可以自我調節,適應蒸汽流量不同的工作條件,因為它的渦輪葉輪,可以隱藏到渦輪轉動輪裡。

普利伯介紹說:「您可以把這個過程想像成把一個卡片放進一個信封裡,然後再隨意把這張卡片抽出來,再插回去。我們的特殊設計可以使60%的渦輪葉片面積需要時都可以隱藏到轉動輪裡去。這樣一來,我們就可以把水蒸汽流入渦輪機的縫隙從很小調到很大。調節的方式非常巧妙,利用的是渦輪機的一種自我調節機制。我們使用了一種彈簧,它可以根據不同的蒸汽壓力,自動控制渦輪葉片張開或者關閉。」

這種自我控制的過程是,當陽光充足的時候,可供使用的蒸汽量大,作用在彈簧上的壓力也大,使得渦輪葉片露出來得多,意味著供蒸汽推動的作用面積增大。當陰天蒸汽不多的時候,作用在彈簧上的壓力也就小了,渦輪葉片就會縮回到轉動輪裡,就像蝸牛縮回殼裡一樣。

因此,適應性渦輪機可以自我調節,適應所謂的平面太陽能聚光鏡,所能生成的水蒸汽流量。根據日照條件的不同,這個流量,可以是在每秒鐘2到40升之間。

普利伯介紹說:「這個面積大約有1.5個平方米的聚光鏡所生成的水蒸汽,從吸收管的上方流出來,流進渦輪機。渦輪機再帶動一台發電機。從渦輪機裡流出來的水蒸汽,流經一個熱交換器之後,冷卻凝結成水,再從下方,流回吸收管。這就是水蒸汽的整個循環過程。熱交換器利用的是水蒸汽的剩餘熱量,生成可供家庭使用的熱能。我們完全可以想像,利用市場上比較廉價的熱能儲存系統,把這些熱能儲存起來,比如說利用層式結構、填充砂子的儲熱器。這種儲熱器的造價是很低的。」

據普利伯說,整個這套設備可以節省一個4口之家大約50%的電費和取暖費用。就是它的購置費用,也比一般的太陽能設備要低不少。它所使用的技術簡單易行,也不需要複雜的電氣控制,特別適合於在發展中國家使用。

也是出於這一原因,來自世界各地的專家,現在都對這個已經受專利保護的渦輪機技術表現出濃厚的興趣。就是慕尼黑工業大學進行的一項獨立鑑定也認為,這套系統是有效可行的。八月底,該系統在多特蒙德大學的技術園,投入試用階段。如果試用成功的話,按計劃,這一系統明年將會投入系列生產。

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