陽光與空氣、水一起被譽為生命之源。陽光中蘊含著巨大的能量，有了它地球才有了光明、溫暖和勃勃生機。據(jù)記載，人類利用太陽能已有3000多年的歷史，300多年前人類已經(jīng)會將太陽能作為一種能源和動力加以利用，而真正將太陽能作為“近期急需的補充能源”“未來能源結構的基礎”，則是近些年的事。20世紀70年代以來，太陽能科技突飛猛進，太陽能利用日新月異。各個國家都將太陽能作為一種可再生的清潔能源進行開發(fā)利用。利用太陽能發(fā)電的新技術、新發(fā)明層出不窮。

用于太陽能發(fā)電的實驗室是個浮動圓形島，直徑為25米，安裝有100個光伏電池板，以45度的傾角逐一相連。

　　在瑞士的納沙泰爾湖，3個建在水中用于太陽能發(fā)電的浮動實驗室目前正在建設之中。它們由瑞士能源公司Viteos SA和項目開發(fā)商Nolaris聯(lián)合開發(fā)，坐落于一家凈水廠附近，距離海岸150米。光看外表這3個浮動實驗室就與以往的太陽能發(fā)電設施大不相同，以往的太陽能發(fā)電設施都建在陸地上，而這個浮動實驗室卻建在水中，不僅如此，它在追蹤太陽光方面也有獨特的本領。

　　———— 設計創(chuàng)新不同尋常 ————

　　據(jù)介紹，這3個實驗室將同時利用光伏發(fā)電和聚光太陽能發(fā)電兩種方式獲取電力。所謂光伏發(fā)電是利用半導體界面的光生伏特效應，將光能直接轉變?yōu)殡娔艿囊环N技術，它的關鍵元件是太陽能電池。太陽能電池經(jīng)過串聯(lián)后進行封裝保護可形成大面積的太陽能電池組件，再配合功率控制器等部件就形成了光伏發(fā)電裝置。

　　而聚光太陽能發(fā)電則需使用拋物鏡將光線聚集到充有合成油的吸熱管上，再把加熱到約400攝氏度的合成油輸送到熱交換器里，靠合成油的高熱量把熱交換器里的循環(huán)水加熱，水加熱后產生的水蒸氣推動渦輪轉動，使發(fā)電機運轉發(fā)電。聚光太陽能發(fā)電一般只能夠在陽光充足、天氣晴朗的時候進行，但現(xiàn)在采用熔融鹽儲存熱量的方法彌補了這種不足，即使在沒有太陽的夜晚也能解決供電問題。

　　由于坐落于水中，因此使實驗室阻力降低，效率提高。它們由電纜和湖底的混凝土塊固定，利用電纜與海岸相連，并且通過Viteos逆變器并入電網(wǎng)。

　　Viteos SA計劃投資1.08億美元，把3個用于太陽能發(fā)電的浮動實驗室作為瑞士實施可再生能源開發(fā)計劃的一部分；與此同時將其用作研究設施，來證實聚光光熱對水的效力，以及這一效力是否也適用于光伏發(fā)電等其他太陽能技術。

　　根據(jù)設計，這3個實驗室將于今年8月完成，并在10年內使發(fā)電量提高到8000萬千瓦時以上。3個浮動實驗室可以持續(xù)發(fā)電25年，關閉后所有的零件將被回收利用。

　　———— 確保發(fā)電效率最佳 ————

　　一年四季，周而復始。每天日升日落，循環(huán)交替。由于地球的自轉，太陽的光照角度時時刻刻都在變化。對于身處某一個固定地點的聚光太陽能發(fā)電或光伏發(fā)電系統(tǒng)來說，如何才能有效保證太陽能接收器時刻正對太陽，使發(fā)電效率達到最佳狀態(tài)呢？目前世界上通用的太陽能跟蹤系統(tǒng)都需要根據(jù)聚光太陽能發(fā)電或光伏發(fā)電系統(tǒng)安放地點的經(jīng)緯度等信息，計算一年中每一天不同時刻太陽所在的位置，將這些數(shù)據(jù)存儲到可編程控制器、單片機或電腦軟件中，以實現(xiàn)對太陽的實時跟蹤。由于采用的是電腦數(shù)據(jù)理論，需要經(jīng)緯度的數(shù)據(jù)，因此一旦安裝，就不便移動或裝拆，若要移動就必須重新設定計算數(shù)據(jù)，調整各個參數(shù)，非專業(yè)人士不能夠隨便操作。

　　為了在發(fā)電過程中使太陽光的使用實現(xiàn)最優(yōu)化，提高發(fā)電效率，各國工程技術人員都致力于研發(fā)太陽能跟蹤系統(tǒng)。最近，位于美國加利褔尼亞州門洛帕克的QBotix公司開發(fā)出一款新的太陽能跟蹤系統(tǒng)。這套雙軸跟蹤系統(tǒng)使用一對移動式機器人，動態(tài)地控制和運營裝機容量200千瓦—5兆瓦的太陽能電廠。其中一個機器人唱“主角”，另一個備用。太陽能電池板安裝在該公司設計的支架系統(tǒng)上，但沒有裝備任何單獨的負責調整角度的設備。全靠機器人在軌道上巡視，逐個調整每個太陽能電池板支架系統(tǒng)的角度以保證它們能持續(xù)面向太陽，獲取最多的太陽能，從而達到優(yōu)化其太陽能集熱性能的目的。而傳統(tǒng)的單軸跟蹤系統(tǒng)則不一樣，需要數(shù)百個單獨的發(fā)動機和控制器從事支架系統(tǒng)的調整工作，有時還得用上成噸的鋼鐵和混凝土，因此體積龐大，造價昂貴。QBotix公司稱，雖然用機器人代替電機和控制器等設備的費用與現(xiàn)有的單軸跟蹤系統(tǒng)相差不大，但是具有更高的性能和能量輸出。使用機器人后采集的太陽能增加15%，能量輸出比固定式太陽能電池板高40%。依靠自主機器人嵌入式的智能和數(shù)據(jù)通信能力，太陽能電廠的性能得到優(yōu)化，并且細化了操作知識。該機器人能與所有的太陽能電池板和支架地基相兼容，不但能跟蹤平板型太陽能電池板，而且還可以對聚光型太陽能電池板進行跟蹤，QBotix的投資者西門子公司十分看好它的能力。

　　在現(xiàn)有的聚光太陽能發(fā)電系統(tǒng)中，成本最低的太陽能利用方式應該是塔式聚光太陽能發(fā)電系統(tǒng)。該系統(tǒng)由定日鏡（一種自動跟蹤太陽的球面鏡群）和集熱塔構成。在地面上布置大量的定日鏡，并在這一群定日鏡中的適當位置建立一座集熱塔，通過對太陽進行定日跟蹤，定日鏡會將反射的太陽光聚焦于集熱塔的一個吸收器上，利用高溫把水加熱，產生水蒸氣發(fā)電。由于它所用的材料只是玻璃平面鏡，材料費用極低，為超大規(guī)模利用太陽能創(chuàng)造了條件。但是30多年來，由于聚光瞄準技術一直沒有解決，使得這么好的太陽能發(fā)電技術至今還停留在科學研究階段，一直沒有得到很好的利用，造福人類。

　　在塔式聚光太陽能發(fā)電站中，需要在每個定日鏡系統(tǒng)中安裝雙軸跟蹤器，以最大程度地實現(xiàn)對太陽的跟蹤聚光，這對跟蹤系統(tǒng)的精度提出了嚴格要求，同時造成了跟蹤器的生產成本和維護成本居高不下。另外，即便采用這種跟蹤器，由于只能夠根據(jù)太陽的方位調整聚光角度，而不能根據(jù)集熱塔的接收器方位調整自身位置，這就造成定日鏡的位置并非可以一直正對接收器，為將太陽光反射到接收器上，定日鏡表面不能總與入射光線保持垂直，可能會形成一定角度，這就導致了定日鏡表面面積相對于太陽光可見面積的減少，產生了大量余弦損失。

　　為解決上述問題，西班牙阿文戈亞太陽能公司的工程師們建設了一個“可變幾何”塔式聚光太陽能發(fā)電系統(tǒng)。在環(huán)繞57.7米高的集熱塔以同心圓排列的軌道上，安裝了13個定日鏡。在集熱塔的頂部，安裝了一個可旋轉的由混凝土澆筑的鋼結構平臺，可控制接收器的朝向。

　　整個鏡場可根據(jù)太陽的方位沿圓形軌道移動，接收器也可轉動，以使其在一整天內都可獲得最佳的朝向，從而增大集熱效率。

　　測試結果顯示，使用這套靈活可變的實驗性太陽能設施可有效降低余弦損失，使塔式聚光太陽能發(fā)電站的年均集熱效率提升17%，在陽光充足的夏季，甚至可以將集熱效率提高至25%到30%。

　　“漂浮”“旋轉”讓成本降低產能提高

　　上述兩套太陽跟蹤系統(tǒng)已經(jīng)是比較先進的了，然而卻比瑞典的浮動實驗室——“太陽能島”稍遜一籌。

　　讓整個“太陽能島”轉動起來是其最獨特的創(chuàng)新設計亮點。用于太陽能發(fā)電的實驗室是個浮動圓形島（跟蹤平臺），直徑為25米，包含外圓環(huán)面和膜，安裝有100個光伏電池板，以45度的傾角逐一相連?？紤]到最小的遮蔽效應，太陽能接收器之間的間距必須嚴格控制。密度越大，產生能量輸出就越高。

　　這個跟蹤平臺本身能夠旋轉220度，且具備方位跟蹤能力，以便跟蹤太陽的方向，在任何時候都處于捕捉陽光的最佳位置。

　　不僅轉轉就能追蹤太陽，獲取最大的太陽能，該太陽能浮動實驗室還具有成本低廉、效率高的優(yōu)點。漂浮在氣墊上的“太陽能島”不需要機械結構支撐，建造材料主要是鋼和塑料，只需要有限的土木工程，能實施低成本的建造方案。在水面浮動的實驗室通過簡單的旋轉便能跟蹤太陽，既節(jié)省了每個太陽能接收器各自裝備昂貴的跟蹤系統(tǒng)的成本，在發(fā)電的同時，又可以減少水的蒸發(fā)，意味著耗水量的下降。此外，由于