环球科技斛字翮闻固刊廉价清洁的太阳能烟囱发电站阳光及其他廉价资源，建造巨大的太阳能烟囱发电站的梦想正在变成现实。一个装机容置50KW实验型的太阳能烟囱发电站在西班牙连续运行3年。设计或计划中的100KW和200KW实用型电站可能在近几年建成。这种电站不需要燃料，不需要冷却水，维修简便，特锁适合地处干燥沙漠地带的发展中国家或地区。

实验型太阳能烟囱发电站的诞生建造太阳能烟囱电站的灵感出自在斯图加特大学工作的乔根施莱奇，他在香港Ting Kau大桥工程中已获得世界上最富有创新思想的土木工程师之一的声誉。

他看到广大发展中国家由于缺乏电力致使经济长期处于停滞状态。他认为建造太阳能烟囱电站是解决这些国家电力短缺的办法。建造太阳能烟囱电站的主要材料是玻璃和水泥，可用沙漠里的沙、石制造。这种电站不像其他太阳能电力系统，它不需要高技术的设备和人才，维修简便。

施莱奇在70年代就想到利用上升气流发电，当时他正在研究用800米高的冷却塔冷却核电站循环水的问题。他的构想是：一个巨大的圆形阳光收集器承托在地面上，在收集器的中央竖立一个高大的太阳能烟囱，收集器与烟囱周围紧紧封接。在收集器的底部，被加热的空气被抽入烟道中。在靠近烟囱上的收集器是双层玻璃的，以减少热损失，并且呈斜面形以减少流动空气与玻璃之间的摩擦。一旦空气进入烟道里，将形成足够强的上升气流去驱动一个大的或几个小的垂直轴涡轮机。

到80年代初期，施莱奇关于建造和运行一个原型机的思想趋于成熟。他用原西德研究技术部提供的1500万马克，在西班牙电力公司的支持下，在马德里南150公里的曼萨纳雷斯附近建成了50KW的试验电站。

该试验电站烟囱高195米。在理论上，它应用钢筋混凝土建造，但是为了保持低造价和结构上能够拆卸，其烟囱是由钢板组成并用钢缆固定。其阳光收集器直径为240米，支承在高出地面2米的金属支架上。9年以来，设计人员不断改进设计。在连续3年的运行中，电站运行时间超过预期运行时间的95%.原型机证明了施莱奇的设计的奇特，但也暴露了它的局限性：收集器大约只能把辐射到收集器上的一半太阳能转换成热能；而涡轮机把上升气流的大约75%的动能转换成电能；烟囱自身只能把通过收集器汇集的热能的3%转换成动能。斯图加特大学的热动力学教授卡尔斯蒂芬说，增加效率的唯一切实有效的方法是增加烟囱的高度。

□徐立烟囱高度影响功率的输出。在某些方面，太阳能烟囱电站与水电站相似，而与风车不同。在该电站中涡轮机被装在一个管道里，因此所有驱动的流体必须通过涡轮机。在这种方式下，产生的电力取决于人口和出口之间的压差。

在水电站中，这种压差主要由高于涡轮机的水头的高度决定。对于太阳能烟囱电站来说，压差取决于烟囱的高度，烟囱越高，出口大气压力越低。压差还取决于进人烟道的空气温度的升高，其决定性的因素是收集器的表面积和投射到收集器上的太阳光强度。在曼萨纳雷斯的收集器能把空气温度提高到17，产生的上升气流流速为12米/秒。

100MW电站已得到论证作为西班牙试验的一部分，施莱奇和他的小组核实了一个计算机程序，该程序将太阳能烟囱电站的尺寸、热动力学性能和输出功率联系起来。计算表明，烟囱高度增加一倍与收集器面积增加一倍所增加的功率相同。但在经济上增加烟囱高度更合算，因为收集器的成本大约是总成本的一半，而烟囱的成本仅占25%.在经济上建造大型太阳能烟囱电站是合算的。施莱奇认为，要吸引私人投资者，需要建一个100MW的电站。这将需要一个1000米高的烟囱和一个纵横3.5公里的收集器，共耗资大约2. 2亿英镑。

施莱奇估计，如投资在标准的20年期还清，太阳能烟囱电站的每度电的价格为7.6便士，而燃煤电厂每度电的价格为6便士。但到20年以后，这种电站每度电的价格将下降到3. 9便士，此时燃煤电站的电价也将下降，但不能达到相同幅度的下降，因为燃煤电厂仍需要燃料。

英国拉夫巴勒大学可再生能源系统技术中心的主任戴维因菲尔德不同意以上算法。他认为评价一个电站价值的最好方法是要看每千瓦发电能力的成本。

按这种尺度衡量，太阳能烟囱电站的成本至少是风力发电的两倍。

太阳能烟囱电站的支持者认为，这种电站还有其他优点，它不需要冷却水，这对地处干、热地带的国家将是巨大的节省。施莱奇相信，用当地制造的玻璃和水泥而不用短缺的外汇去购买昂贵的高技术设备去建造太阳能烟囱电站的思路，对发展中国家应该有吸引力。

一旦电站建成，这种电站将运行很长时间。烟囱将能被使用100年或更长的时间。由于运动部件很少，所以这种电站的维修费用很低。作为主要运动组件的涡轮将安装在稳定的空气流中，因此比安装在不能预期的阵阵狂风中的风力涡轮机所承受的应力小得多。当地的工程技术员不需要外国顾问的帮助，就应该能够运行和维修这种电站，施莱奇说，如果一个合理规模的电站建成，很快会在全球范围推广。

施莱奇等待一个有实用规模的太阳能烟囱电站的出现已长达10年。在印度的拉贾斯坦的塔尔沙漠建一座100MW电站的计划在开始实施，但是印度和巴基斯坦之间的核竞赛使该计划落空。该厂址被认为太难防御蓄意的破坏，因此该项目被取消。

南非计划建造200MW电站澳大利亚、埃及和摩洛哥已对这种电站表现出兴趣，但是都没有决定要建。最可能建造这种电站的国家是南非，它的北好望角省是最适合建造的地方。它拥有比地球上任何其他地方更充足的阳光。

自从1995年起，由物理学家沃尔夫沃尔特斯廷纳领导的一支队伍一直在研究北好望角省未来电站的类型。他说，即使在纯成本基础上推算，太阳能烟囱电站确实有机会与化石燃料电站竞争。

斯廷纳计划中的太阳能烟囱电站将建在南非边远的沙漠城锡兴附近，据说要在2004年建成世界上第一座实用规模的太阳能烟囱发电站。这是一个艰巨的雄心勃勃的方案。主体是高达1500米的太阳能烟囱，这是目前世界上最高独立式建筑物多伦多CN大厦高度的3倍，该烟囱竖立在纵横达7公里的玻璃板反射镜的中央。该工程预计耗资2.5亿英镑，发电能力为200MW.该电厂将为当地的采矿工业提供动力。

斯廷纳相信，借用当地采矿业的技术力量，可以加快建设速度，并且可把成本削减到施莱奇估计的成本以下。例如，他考虑到，燃煤电厂的副产品粉煤灰将改善水泥的粘度，在建造中能使烟囱每次灌注到更高标高。仅这一项措施就可把建造时间从4.5年减少到斯廷纳认为，在南非煤是便宜的，并且这个国家对电力生产优先考虑的是廉价而不是“清洁”。因此他采用独特的方法对各种电力进行比较。太阳能烟囱有如此长的寿命，因此他按80年而不是标准的20年估计项目的成本。他估计这种电站在80年运行期间将相当于2.5个燃煤电站或4个联合循环型天然气电站。他坚信，在最坏的情况下太阳能烟囱的电力价格将与其他类型电站的电力价格相同。在最好的情况下，太阳能电站的电力价格只有其他电站的，1/3.即使北好望角省决定着手建造并可找到对该项目的资助，这项庞大的工程仍存在巨大困难。建造1500米高烟囱的计划是目前世界上前所未有的，甚至连施莱奇对建造这样高的烟囱的成本效益问题仍持保留意见。而施莱奇坚信，他的100MW电站需要的1000米烟囱，建造起来没有任何困难。施莱奇为印度设计拉贾斯坦电站期间，聘请了被授与“水泥大师”称号的美国工程师本格温克，他在美国14座主要桥梁和英吉利海峡隧道的水泥灌注中做出了贡献。

施莱奇还咨询了加拿大的伦敦西安大略大学的艾伦达文波特，他从事过CN大厦的建造。两人都认为，1000米的烟囱是可行的。

实用规模的太阳能烟囱电站的另一个大问题是，它是否有预期的功能。毕竟，对100KW和200KW电站的设计是基于一个50KW的原型电站。这种在规模上的跳跃是“超常理想化的”。

斯图加特大学的斯蒂芬坚信太阳能烟囱电站的性能。他说，对于一个较大的装置，流动模型可能不同，并且可能引起某些问题，但是这些问题是可以解决的。太阳能烟囱电站将扮演未来大型电站的角色，但是关键是找到愿意在第一个电站上投资的人。

机器人走们的生活在各类科幻小说中，总少了了机器人的身影。它不知疲倦，从来不犯错误，不惧怕任何极端环境，不会厌烦或者偷懒。其实，科技日新月异的迅猛发展正在把梦想变为现实，机器人很快会来到我们身边。

机器人是具有类似某些生物器官功能、能以完成特定操作或移动任务的应用程序控制的机械电子装置。程序控制的多关节机械手也被称作机器人。复杂的机器人除了机械手外，还具有多种人类器官的功能，如触觉、视觉、听觉、行走机构以及用计算机实现的控制和规划系统。当1961年第一台机器人“尤尼梅特”（意为“万能自动”）诞生在美国麻省理工学院时，它实际上只是一个由电脑控制的机械手。而今天的机器人不仅看得见、听得清，而且有一个好脑子。

美国科学家最近研制了一种球体机器人，它的最大特点是可以帮助宇航员做各种辅助工作。它身上安装的传感器可以探知航天飞行器内部的气体成分、温度变化和空气压力状况。即使是在失重状态下，这种机器人在强大的计算机指挥下也能自如地行走和工作，而且能帮助宇航员与地面控制中心进行联络，把有关的信息输入到电脑系统里。

其实机器人不仅在太空中能大展拳脚，在普通人的家里也有用武之地。联合国欧洲经济委员会在日内瓦发表的1999年世界机器人市场报告预计，在未来10到15年内，“家用服务型”机器人会像今天的电脑、移动电话和因特网一样逐渐在家庭中普及。也就是说在不久的将来，吸尘、擦地、收拾餐具、倒垃圾、看门或看护老弱病残者这些家务活都可以交给这些不说话的仆人来千，从而大大减轻人们的家务负担。

根据联合国欧洲经济委员会的定义，“服务型”机器人是在制造业以外自动或半自动为人类服务的机器人。目前世界上至少有服务型机器人5000台，主要应用在清洁、医疗、水下作业以及家庭服务等领域，其中从事家务劳动的机器人有近2000台。预计到2002年，功能比较简单的自动除尘机器人的总数可能接近50万台。

当然，机器人最主要的工作岗位还是在工厂里的流水线上。在工业生产中采用机器人可以节省人力、提高劳动生产率。不论是简单工作还是复杂工作，哪怕重复千万次，机器人的工作仍然一样精细，并且很少犯错误，因此有利于提高产品质量、降低成本。据联合国欧洲经济委员会发表的全球机器人销售情况年度调查报告称，由于欧美汽车制造业对机器人的需求量增加，致使1999年的机器人销售额在全球猛然反弹回升。与1998年同期相比，1999年上半年，来自汽车制造业的机器人定单数额激增101%.看来很快我们就会习惯在家里有机器人服侍，在单位和机器人共同工作了。