輻射制冷(Radiative Cooling)是利用部分可以穿透大氣層的特定波長電磁波，將物體的多余熱量以紅外輻射的形式永久地“扔”進(jìn)宇宙的制冷方式。由于其不耗能、不費(fèi)電的特點(diǎn)，尤其是近幾年由于納米光學(xué)和超材料的研究，實(shí)現(xiàn)了在白天太陽直射下仍能將物體降溫，輻射制冷吸引了世界各國科研人員和社會有識人士的廣泛關(guān)注。

CSPPLAZA光熱發(fā)電網(wǎng)報道：為應(yīng)對能源和氣候危機(jī)，全球正在向可持續(xù)能源經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型，而完全清潔且具備基荷屬性的光熱電站也正在成為當(dāng)前能源大形勢下的重要參與者。

光熱電站需要利用大量反射鏡將陽光集中到吸熱器上，然后通過渦輪機(jī)或蒸汽機(jī)將太陽能轉(zhuǎn)化為電能。然而，蒸汽機(jī)需要均勻冷卻以保持較高的能量轉(zhuǎn)換效率。

一般來說，蒸汽機(jī)發(fā)電項(xiàng)目利用水密集型濕式冷卻技術(shù)來分散產(chǎn)生的余熱。但由于蒸發(fā)作用該過程會損失大量水，因此需要持續(xù)供水。

圖：正在用水清洗的反射鏡

這帶來了一個嚴(yán)重的問題——因?yàn)榇蠖鄶?shù)光熱發(fā)電項(xiàng)目都建在炎熱、干燥、水資源有限的地區(qū)。

那么，能否有一種冷卻方案，既可以使電廠的濕式冷卻用水量有效降低，同時讓系統(tǒng)保持較高的能量轉(zhuǎn)換效率？由華中科技大學(xué)楊榮貴教授領(lǐng)導(dǎo)的一個研究小組對此給出了肯定答案。

據(jù)發(fā)表在2022年2月25日的《儲能與節(jié)能》雜志上的一項(xiàng)研究報告顯示，由華中科技大學(xué)楊榮貴教授領(lǐng)導(dǎo)的一個研究小組開發(fā)了一種結(jié)合了輻射冷卻和冷庫的冷卻方法，當(dāng)該技術(shù)與濕式冷卻技術(shù)一起使用時，用水量會有效減少，因此該技術(shù)可作為采用濕式冷卻光熱電站的補(bǔ)充冷卻技術(shù)。

了解該技術(shù)更多詳情，可查看如下報道：

【科學(xué)前沿】《科學(xué)》刊發(fā)能源學(xué)院楊榮貴團(tuán)隊(duì)輻射制冷技術(shù)研究成果

而楊榮貴教授團(tuán)隊(duì)開發(fā)的輔助冷卻方法融合了干冷卻和濕冷卻的優(yōu)點(diǎn)。冷庫輻射冷卻是一種干冷卻方法，它涉及由高度太陽反射材料制成的冷卻器，具有將選擇性紅外波長的熱量直接散熱到深空而不被周圍環(huán)境吸收的能力。

當(dāng)被問及研究背后的動機(jī)時，楊榮貴教授表示，“惡劣的環(huán)境，以及農(nóng)業(yè)、工業(yè)和家庭使用等其他部門對水的需求日益增長，對發(fā)電廠的水資源造成嚴(yán)重競爭。因此，我們想開發(fā)一種技術(shù)，既能減少發(fā)電廠的濕冷卻耗水量，又能保持理想的熱效率。”

冷庫輻射冷卻是一種干冷卻方法，它涉及由高度太陽反射材料制成的冷卻器，具有將選擇性紅外波長的熱量直接散熱到深空而不被周圍環(huán)境吸收的能力。

研究人員在美國莫哈韋太陽能項(xiàng)目等參考光熱電站的蒸發(fā)冷卻塔中添加了輻射冷卻系統(tǒng)。為了分析所設(shè)計系統(tǒng)的潛力，他們還制作了計算機(jī)模型，以監(jiān)測只在白天使用輻射冷卻系統(tǒng)和日夜使用輻射冷卻系統(tǒng)等不同情景下的節(jié)水潛力。同時，研究人員在美國3000多個地區(qū)的不同天氣條件下對其冷卻和節(jié)水潛力進(jìn)行了研究。

結(jié)果表明，在美國西南部炎熱的地區(qū)，如果僅白天采用輻射冷卻技術(shù)，每年的用水量可以減少40%到60%；如果輻射系統(tǒng)和冷庫能夠晝夜運(yùn)轉(zhuǎn)，年節(jié)水潛力可高達(dá)65%至85%。

該技術(shù)為保持采用濕式冷卻技術(shù)光熱電站熱效率的同時降低耗水量提供了一條有效途徑，該項(xiàng)研究所獲得的知識可能有助于為光熱發(fā)電項(xiàng)目開發(fā)復(fù)雜的全天候冷卻系統(tǒng)。

談到該技術(shù)的未來應(yīng)用前景，楊榮貴教授表示：“未來40年，全球發(fā)電行業(yè)的用水量預(yù)計將翻一番。我們的補(bǔ)充冷卻系統(tǒng)設(shè)計可以幫助解決位于沙漠和干旱地區(qū)缺水地區(qū)的發(fā)電廠日益增長的用水需求。”

附英文報道鏈接：https://helioscsp.com/cooling-method-for-concentrated-solar-power-plants-saves-water-by-using-radiative-cooling-systems/