據(jù)外媒報道，美國亞利桑那州正計劃在它的西部沙漠地區(qū)興建一座高約800米的、能發(fā)電的巨型太陽能塔。據(jù)估計，太陽能巨塔可產生20萬千瓦的清潔電力，足以滿足當?shù)?5萬至20萬戶家庭的用電需求。2015年建成后，它將成為世界上第二高建筑。

　　很多讀者感到好奇——說起太陽能發(fā)電，更容易聯(lián)想到太陽能電池板、太陽能反射鏡之類的裝置，而那么一個巨大的煙囪，是如何實現(xiàn)太陽能發(fā)電的呢？

　　太陽能塔，較為科學的名稱是“太陽能熱氣流式發(fā)電系統(tǒng)”。它不燒任何燃料，不需用水，因而絕不排放任何溫室氣體，也不排放廢水或其他任何污染物，是一個典型的碳排放為零的清潔發(fā)電廠。

　　之所以能夠如此，是因為它巧妙地組合了三個為人熟知的科學原理——溫室效應、煙囪效應和風力渦輪，使太陽光的熱能被利用來制造強大的上升氣流，驅動渦輪發(fā)電機發(fā)電，很有創(chuàng)意！

　　溫室效應

　　加熱大量空氣

　　這個項目首先要建設一個巨大的“熱空氣收集器”，它實際上就是我們常見的大溫室。

　　首先，這個大溫室的頂蓋對陽光來說必須是透明的，白天陽光的直射和漫射，加熱了被約束在溫室內的空氣。溫室內的土壤等物質的溫度因吸收太陽輻射能而上升，再向溫室內輻射遠紅外線從而加熱溫室內的空氣。

　　其次，這個大溫室的頂蓋像一個“天棚”，它必須能不讓溫室內物體輻射的遠紅外線逃逸，盡量不讓溫室的熱量散失，起隔熱保溫的作用。

　　另外，根據(jù)需要，溫室內還將放置一些“儲熱材料”。這些儲熱物質的溫度因白天接受太陽輻射而上升，從而儲存了陽光的熱能；到了夜間，這些儲熱物質通過輻射遠紅外線向室內緩慢釋放它白天所吸收的熱量，一定程度上維持著溫室內空氣的溫度，以便維持夜間也有相當?shù)陌l(fā)電能力。

　　煙囪效應

　　形成強大的熱氣流

　　熱空氣上升的現(xiàn)象、煙囪的抽吸作用，生活中最常見不過了。多個世紀以來，北方農村那些燒炕取暖的民房，就是用煙囪來改善炕內煙道熱氣流的流通的。

　　由于空氣受熱后體積膨脹，就是說室內的熱空氣變輕了，它要上升可又無處可去，此時如果溫室中部建造一座大煙囪，變輕了的熱空氣將瞬即通過煙囪上升至溫度低的煙囪出口，而溫室外部相對“較冷”的空氣將從溫室邊緣不斷補充進來，必然會在煙囪內形成一股強大的、向上的熱氣流。設想如果塔身設計得很矮,它的抽吸作用就不明顯。要使煙囪內的熱氣流流動速度大，塔身就得高，它的抽吸作用也就越強。

　　因為煙囪設計得既高又大，我們就稱它為“上升氣流塔”。

　　風力渦輪機

　　把熱氣流轉換成電能

　　在煙囪底部的氣流通道上安置多組風力渦輪發(fā)電機，強大的熱氣流通過時，它驅動渦輪機的葉片旋轉，熱氣流的動能轉換為機械能，從而帶動發(fā)電機發(fā)電轉換為電能。這與水力發(fā)電站用的軸流式水輪機工作原理完全一樣。

　　由此可見，由于陽光及其所帶來的吸熱物體的熱輻射，溫室內空氣被加熱，在煙囪的幫助下產生上升的抽吸氣流，它的動能驅動渦輪發(fā)電機組發(fā)電，變成電能輸出，這三個古老而又成熟的技術組合，就是太陽塔的發(fā)電原理。

　　不用燃料不用水

　　實現(xiàn)真正的零排放

　　太陽塔的運行不需要用水，這意味著它可以用在干旱的環(huán)境中，在大片荒漠上應用，同時還能改善環(huán)境。例如大片荒漠沙地將得以覆蓋，切斷沙源。如果溫室內能生長植物，種樹綠化，太陽塔內將會有帶濕氣的熱氣流上升至高空，能形成雷雨云，增加降雨機會，這對改良沙漠的生態(tài)條件、降低沙塵暴很有幫助。

　　其次，建造太陽塔所用的原材料都是十分普通的，建造它并不需要高技術設備。再加上整個系統(tǒng)除了發(fā)電機組之外沒有其它運動部件，因此可靠性高，維修簡便。

　　如果太陽塔項目商業(yè)化運行成功，它不需要消耗地球資源、零排放、零污染的優(yōu)點決定了它將是能源與環(huán)境協(xié)調發(fā)展的最好的清潔能源方式。