太阳能上升塔（太阳能气动发电厂）
太阳升塔 — 太阳能发电厂的一种。空气在一个巨大的太阳能收集器（类似于温室）中被加热，上升并通过高高的烟囱塔排出。流动的空气驱动涡轮机发电。该试点工厂于 1980 年代在西班牙运营。
太阳和风是两种取之不尽、用之不竭的能源。他们可以被迫在同一个团队工作吗？第一个回答这个问题的是……达芬奇。早在 16 世纪，他就设计了一种以微型风车为动力的机械装置。它的叶片在被太阳加热的上升气流中旋转。
西班牙和德国的专家选择了新卡斯蒂利亚高原东南部的拉曼恰平原作为进行独特实验的地方。怎能不记得，文艺复兴时期另一位杰出的创作者米格尔·德·塞万提斯小说中的主人公勇敢的骑士唐吉诃德正是在这里与风车搏斗的。
1903年西班牙上校 Isidoro Cabañez 发布了一个太阳能塔项目。 1978 年至 1981 年间，这些专利分别在美国、加拿大、澳大利亚和以色列颁发。
1982年在西班牙小镇附近 曼萨纳雷斯 它在马德里以南 150 公里处建造和测试 太阳能风力发电厂示范模型，它实现了莱昂纳多的众多工程理念之一。
该装置包含三个主要部分：一个垂直管道（塔、烟囱）、一个位于其底部周围的太阳能收集器和一个特殊的涡轮发电机。
太阳能风力涡轮机的工作原理非常简单。收集器的作用是由聚合物薄膜制成的重叠部分（例如温室）可以很好地传输太阳辐射。
同时，该薄膜对其下方受热地球表面发出的红外线是不透明的。因此，与任何温室一样，存在温室效应。同时，太阳辐射能的主要部分保留在集热器下方，加热地面与地板之间的空气层。
收集器中的空气温度明显高于周围大气。结果，塔中产生了强大的上升气流，就像莱昂纳多风车一样，它转动了涡轮发电机的叶片。
太阳能风力发电厂示意图
太阳能塔的能源效率间接取决于两个因素：集热器的尺寸和堆叠的高度。使用大型集热器，会加热更多的空气，这会导致其通过烟囱的速度更快。
曼萨纳雷斯镇的装置是一个非常令人印象深刻的结构。塔高200米，直径10米，太阳能集热器直径250米，设计功率50千瓦。
该研究项目的目的是进行现场测量，以确定实际工程和气象条件下的安装特性。
安装测试成功。计算的准确性、块的效率和可靠性、工艺过程控制的简单性已通过实验得到证实。
得出的另一个重要结论是：容量已经达到 50 兆瓦的太阳能风力发电厂已经变得非常有利可图。这一点更为重要，因为其他类型的太阳能发电厂（塔式、光伏发电）的发电成本仍然比火力发电厂高 10 到 100 倍。
这座位于曼萨纳雷斯的发电厂令人满意地运行了大约 8 年，并于 1989 年被飓风摧毁。
计划结构
位于西班牙雷阿尔城的“Ciudad Real Torre Solar”发电厂。 计划建设占地 350 公顷，结合 750 米高的烟囱将产生 40 兆瓦的输出功率。
Burong太阳能塔。 2005 年初，EnviroMission 和 SolarMission Technologies Inc. 2008 年开始收集澳大利亚新南威尔士州周围的天气数据，试图建造一个全面运行的太阳能发电厂。该项目可以开发的最大电力输出高达 200 兆瓦。
由于缺乏澳大利亚当局的支持，EnviroMission 放弃了这些计划，并决定在美国亚利桑那州建造一座塔。
原计划的太阳能塔高度为1公里，底部直径为7公里，面积为38平方公里。这样，太阳能塔将提取约0.5%的太阳能（1千瓦/ m2) 关闭时辐射。
在烟道的较高高度，会出现更大的压降，这是由所谓的烟囱效应，这反过来又会导致通过的空气速度更高。
增加烟囱的高度和收集器的表面积将增加通过涡轮机的气流，从而增加产生的能量。
热量可以积聚在收集器表面下方，通过将热量散发到凉爽的空气中，迫使其在夜间循环，从而为塔提供动力，使其远离太阳。
具有相对较高热容量的水可以填充位于收集器下方的管道，必要时增加返回的能量。
风力涡轮机可以水平安装在收集器到塔的连接中，类似于澳大利亚的塔计划。在西班牙运行的原型机中，涡轮机的轴线与烟囱的轴线重合。
幻想还是现实
因此，太阳能气动装置结合了将太阳能转化为风能，再将风能转化为电能的过程。
同时，正如计算表明的那样，可以在不使用高温技术的情况下从地球表面的巨大区域集中太阳辐射的能量，并在单个装置中获得大量电能。
集热器中空气的过热度只有几十度，这从根本上将太阳能风力发电厂与火力发电厂、核能发电厂甚至塔式太阳能发电厂区分开来。
太阳能风能装置无可争辩的优势包括，即使大规模实施，它们也不会对环境产生有害影响。
但是，这种奇异能源的创造与许多复杂的工程问题有关。只要说塔的直径就应该有数百米，高度 - 大约一公里，太阳能收集器的面积 - 几十平方公里就够了。
很明显，太阳辐射越强，装置产生的能量就越大。据专家介绍，在北纬30°至南纬30°之间、不太适合用作其他用途的土地上建造太阳能风力发电厂最有利可图。使用山地浮雕的选项引起了人们的注意。这将大大降低建设成本。
然而，另一个问题出现了，在某种程度上是任何太阳能发电厂的特征，但在创建大型太阳能空气动力学装置时变得特别紧迫。大多数情况下，有前途的建设区域远离能源密集型消费者。另外，如您所知，太阳能不规律地到达地球。
小型（低功率）太阳能塔可能是发展中国家发电的有趣替代方案，因为它们的建造在结构运行期间不需要昂贵的材料和设备或高技能人员。
此外，太阳能塔的建造需要大量的初始投资，而由于没有燃料成本而实现的低维护成本反过来又弥补了这一点。
然而，另一个缺点是太阳能转换效率低于例如 在太阳能发电厂的镜面结构中……这是由于集热器占用面积较大，建设成本较高。
与风电场或传统太阳能发电厂相比，太阳能塔预计需要更少的能量存储。
这是由于可以在夜间释放的热能积累，这将使塔可以全天候运行，这是风电场或光伏电池无法保证的，为此能源系统必须以形式存在能量储备的传统发电厂。
这一事实表明需要创建与此类装置串联的能量存储单元。对于此类目的，科学还没有找到比氢更好的合作伙伴。这就是为什么专家认为将装置产生的电力专门用于生产氢气是最方便的。在这种情况下，太阳能风力发电厂成为未来氢能的主要组成部分之一。
所以明年，世界上第一个商业规模的固体氢储能项目将在澳大利亚实施。多余的太阳能将转化为固体氢，称为硼氢化钠 (NaBH4)。
这种无毒的固体材料可以像海绵一样吸收氢气，储存气体直到需要，然后利用热量释放氢气。然后释放的氢气通过燃料电池发电。该系统允许以高密度和低压廉价地储存氢气，而不需要能量密集型压缩或液化。
总的来说，研究和实验可以在不久的将来认真质疑太阳能风力发电厂在大型能源行业中的地位。