日本理化學(xué)研究所與總部設(shè)在奈良縣大和高田市的達(dá)芬奇公司（Davinci）合作，日前成功設(shè)計(jì)出了利用菲涅爾透鏡，從日出到日落晚均可回收太陽光熱能，并為蓄熱槽中儲存的水加溫，進(jìn)行發(fā)電及熱水供應(yīng)的“熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)”。


該系統(tǒng)的工作原理是，利用太陽光的熱能，經(jīng)由換熱器為水加溫并蓄熱，然后在需要時(shí)釋放其熱量進(jìn)行發(fā)電及熱水供應(yīng)。通過將刻有同心圓狀凹槽的菲涅爾透鏡組合成立方體狀，從日出到日落，無論太陽光從何種角度入射，均可高效回收能量。菲涅爾透鏡具有雖薄但可高效聚光的特點(diǎn)。此次利用的菲涅爾透鏡是以目前正在開發(fā)的用于觀測超高能宇宙線的望遠(yuǎn)鏡頭為基礎(chǔ)，其透明度較高，表面粗度為20納米，為高精度產(chǎn)品。配置在立方體的上面和側(cè)面（該結(jié)構(gòu)稱為“Fresnel Sun House”）。

立方體內(nèi)部配置有鋁合金制造的用于接收菲涅爾透鏡所聚集的光的倒T字型換熱器，無論太陽光是從側(cè)面還是從上面照射，均可高效提取熱能。換熱器下方是裝滿水的蓄熱槽，在此生成的溫水將供應(yīng)給達(dá)芬奇公司開發(fā)的“旋轉(zhuǎn)式熱力發(fā)動機(jī)”進(jìn)行發(fā)電。旋轉(zhuǎn)式熱力發(fā)動機(jī)通過將作為熱介質(zhì)的氟利昂替代物轉(zhuǎn)換為氣體來驅(qū)動發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。該發(fā)動機(jī)是利用氣缸容積的變化生成旋轉(zhuǎn)能，因此即使在低溫?zé)嵩瓷傻牡蛪毫ο?，熱工作效率也十分出色。具體來說，即使40℃左右的溫度也可驅(qū)動。

此次開發(fā)的熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是，無需高價(jià)的太陽光追蹤裝置及驅(qū)動裝置即可利用變動較大的太陽光能源，而且通過用水蓄熱能夠穩(wěn)定保存能量，可在需要時(shí)隨時(shí)提取使用。理研打算今后通過與地方政府等合作，將其作為利用閑置土地的中小規(guī)模分散電源進(jìn)行推廣應(yīng)用。計(jì)劃在2013年內(nèi)推出輸出功率為1千瓦的試制機(jī)，在2014年構(gòu)筑10千瓦的實(shí)證系統(tǒng)。