新的理論刷新了所有太陽能聚光的傳統設計,我們進行了一系列研究工作,以獲得各種既廉價又有效的太陽能聚光器以及跟蹤裝置。我們對幾倍的太陽的聚光到幾十倍、幾百倍、幾千倍以至上萬倍的聚光,都進行了各式各樣的樣機及其跟蹤系統的研究,并開始邁向產業化階段。
傳統的太陽爐采用了兩階型的設計,第一階是用跟蹤太陽的定日鏡,采用平面式的反射鏡或略有曲率的反射鏡,使得在目標處的光斑的面積與定日鏡的總面積之比為1或略小于1;這樣的設計就需要第二階的反射鏡的面積非常的龐大,而這樣一個直徑為幾米或者幾十米的拋物面鏡或球面鏡,要使其制造的幾何形狀達到光學的要求,實際上是非常耗時耗力的,因而其制造成本也是相當高的。一般講來,對于能達到3000度以上的太陽爐,每千瓦的制造成本可以高達十幾萬到幾十萬元人民幣。陳等人所發展出來的理論可以實現跟蹤與聚光一步完成,使在目標處的太陽光斑的大小幾十倍或幾百倍小于定日鏡的采光面積。所用的二次反射鏡可以幾十倍或幾百倍地小于定日鏡的反射鏡。這種準二階型的太陽爐實際上可用將近低于十倍的成本,在幾十千瓦或上百千瓦的熱量的情況下,獲得3000~4000度的高溫。
我們把這種使用自旋仰角跟蹤公式,以一步行列運動進行主動補償的低成本的太陽爐稱為新型太陽爐。新型太陽爐自從原理的推出至今,已經經過了四代樣機的改進。第一代樣機只有2m×2m,最初在1997年建成,驗證了上述原理,并于2001年公開發表,引起了國家太陽能領域的轟動。當時最大的質疑在于這樣原理的太陽爐能否做大,達到工業化的要求。2002年制成3.4m×3.4m的樣機、2005年制成5m×5m的樣機,2007年又發展為8m×8m的樣機,標志著新型太陽爐技術的穩定發展和逐步成熟。第四代樣機已經成批量生產,并開始少量的出口銷售。2010年又開始第五代樣機的開發,目標在于更大數量地減少驅動裝置,降低成本,提高可靠性,將會把經過十幾年開發的新型太陽爐的設計和制造推向一個更高的平臺。
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