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太陽能引擎(The Solar Energy Engine)

理論上可製作一種體積龐大的“太陽能引擎”(TSEE),以低沸點液體填充氣缸。利用“行星遮擋太陽”帶來的“自然溫差”,使填充液在氣體與液體之間不斷變化,推動活塞,將太陽能轉化為動能。

佈置在地球上的“太陽能引擎”,活塞往復運動的時間週期,與晝夜交替接近。因輸出功率極不均勻,不方便直接運用於做功裝置,必須連線在“大型發條”等動能儲存裝置上。

太陽能引擎(The Solar Energy Engine)

太陽能引擎工作原理

位於低緯度地區的“太陽能引擎”,可選擇“二氯甲烷”(沸點39。8度)填充氣缸。白天用太陽能為“二氯甲烷”加熱,使其沸騰、氣化,向外推動活塞。夜晚溫度降低,“二氯甲烷”自然液化,利用重力和大氣壓力復位活塞。

“大型發條”中儲存的勢能,可直接使用在機械上或者為PES充能,也可以用來發電。“太陽能引擎”發電,是一種成本和技術含量相對較低的,利用自然溫差發電的技術構想。

太陽能引擎(The Solar Energy Engine)

引擎接傳動裝置,為發條上弦

用“真空集熱管”為液體加熱,已經是非常成熟的技術了,具體參考“太陽能熱水器”的工作原理。

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整合式

“真空集熱管”可集成於“氣缸”外壁,外觀像仙人掌;也可以製作成鋪排式,以“真空集熱管陣列”加熱。

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鋪排式

“太陽能引擎”氣缸容積,要根據當地氣溫變化的歷史記錄,經計算和實驗測試後具體設計。要求當氣缸填滿“二氯甲烷”後,以太陽能加熱,能在一個白天之內自然加熱至完全氣化;晚上則自動冷卻、復位。所以引擎或許高達數十米乃至上百米,遠看就像高樓大廈。

各地溫差不同,選用的填充液可能會不一樣。高海拔、高緯度、火星、太空等低溫環境,可選擇“二甲胺”(沸點6。1度)、“二氧化硫”(沸點-10度)、“氨”(沸點-33。3度)等沸點更低的填充液。

因填充液有毒,“太陽能引擎電站”應遠離人口密集區,在沙漠、曠野等人口稀少地區可大規模建設,一旦出現洩露事故,也不至於帶來太大損失,員工可以穿防護服,戴防毒面具搶修、疏散。

太陽能引擎(The Solar Energy Engine)

太陽能引擎陣列

電站只需少量員工負責看管、維護,高層管理者透過衛星、網路監管,定期空投補給物資。

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佈置在太空的引擎,因無法利用重力和大氣壓力復位,可採用“雙向活塞”,稱“太陽能雙向引擎”(TSEE-Bothway)。

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太陽能雙向引擎

“高溫期”對填充液加熱,使其沸騰、氣化並推動活塞,輸出動能;“低溫期”填充液自然液化,用導管和泵將填充液引入另一個活塞的氣缸。如此迴圈往復,自動儲存動能到連線在“活塞拉桿”上的“大型發條”中,再轉化為電能,透過無線輸電技術對外輸出,成為“全自動太空發電站”。

太陽能引擎(The Solar Energy Engine)

無線輸電

“太陽能引擎”的能量轉化率比當下流行的依靠“光電效應”進行能量轉換的“太陽能蓄電池”更高,維護也相對簡單,有著廣闊的運用前景。