太陽熱能（Solar Thermal Energy）

太陽熱能（Solar Thermal Energy）
台東專校化學科鍾玉峰退休老師/國立中山大學化學系張祖辛副教授責任編輯

太陽熱能 STE（Solar Thermal Energy）是利用太陽能作為熱能的一種科技。根據美國能量資訊局（USA Energy Information Administration）的標準，太陽熱能集熱器（Solar thermal collectors）分為低、中、高溫三種。低溫集熱器是一些平面面板，通常用來加熱游泳池；中溫集熱器也是些平面面板，用來加熱產生熱水給住家或商業用；高溫集熱器則是利用透鏡等聚光設備匯聚陽光，用來生產電力。不同於直接將陽光轉換成電流的光電池科技（PV），太陽熱能（STE）是利用太陽光的熱能或利用其熱能來間接發電。

在美國，加熱、通風與空調設備系統上所消耗的能源，約佔了商業用電的1/4，住家用電的一半。若利用太陽科技在加熱、冷卻與通風系統上，可補償這一部分的能量。在美國兩百萬平方公尺的太陽熱能集熱器中，有3/4是低溫集熱器，它們利用空氣或水做為傳熱介質。例如太陽能煙囪（Solar Chimney）是一種被動式的太陽能通風系統，它是由一種中空的吸熱物質（Thermal Mass）所構成，用來連接室內外的空氣。當太陽能煙囪受熱時，裡面空氣溫度升高，就形成一股上升氣流將室內空氣帶出室外，造成空氣流通現象，這種系統在羅馬時代就使用過，現在中東地區仍普遍使用。

在印度的阿若薇樂（Auroville），使用一種叫做太陽能碗（Solar Bowl）的獨特聚光的科技建造太陽能廚房（Solar Kitchen），這是屬於一種中溫集熱器。太陽能碗是配有接受器（receiver）的一種固定的、球形反射器（Reflector），當太陽在天空運行時，它可追蹤太陽光的焦點。太陽能碗的接受器溫度可達150∘C，用來產生蒸氣作為烹煮熱能用，可幫助2000個日常用餐。在印度還有許多其他的太陽能廚房，使用的是另一種獨特的聚光科技，叫做雪佛勒反射器（Sheffller reflector），它是一種碗碟式的反射器，使用單軸來跟隨太陽的方向，它有一個彈性的反射表面，可調整弧度來適應在季節變化上太陽光的偏移，這種反射器的優點在於有固定的焦點，方便烹飪，溫度可達450~650°C。最大的雪佛勒反射器建造於1999年，一天可煮餐飲35000份。 目前全世界已建造超過2000個這樣的太陽能廚房。

至於高溫集熱器就要利用聚光太陽電力（Concentrating Solar Power）CSP技術，CSP利用透鏡等聚光設備匯聚陽光以提昇高溫，啟動蒸汽渦輪機（Steam Turbines）發電。由於CSP電廠是先產生熱能，在轉變成電能之前是可以儲存的，因此CSP可以日夜生產電流。如果有可預料的太陽輻射，CSP是可變成值得信賴的電廠。對於CSP的建造最大的阻礙在於價格，以及需要大面積的地方來放置透鏡。目前在南歐與北非等乾燥地區已有使用CSP來發電與生產去鹽分的水。

參考資料:
1. http://en.wikipedia.org/wiki/Solar_thermal_energy