巧用激光束发生器聚集太阳光

寂静天花板

宁波市中医院一位普通的医务工作者、科技追梦人何开浩，出于个人爱好，潜心研究太阳能热利用技术，受到阿基米德故事的启发，发明了一种叫做“塔式太阳能热发电系统的聚光瞄准装置”，获得了国家发明专利。
塔式太阳能热发电系统是利用独立跟踪太阳的定日镜群，将阳光聚集到固定在塔顶部的接收器上产生高温，产生过热蒸汽或者先产生高温熔盐储存热量，再在必要时利用高温熔盐产生蒸汽，驱动汽轮机发电机组发电，从而将太阳能转换为电能。
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三十多年来，塔式太阳能热发电系统仍未被广泛应用，其主要原因就是聚光瞄准技术一直没有解决，由于太阳东升西落，地球上不同位置的角度也不一样，现有的空间几何计算方法不容易用计算机编程进行自动计算，使塔式太阳能热利用技术到现在还停留在科学研究阶段。

2 w# I) `) ~. F% }3 ^- [这一问题引起了何开浩的注意，但是到底从何处着手进行研究呢？
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/ t& l i2 o& E, [2 B! X. b他在翻阅资料、研究定日镜和跟踪控制系统的原理时，想起了中学课堂上老师讲过的一个阿基米德的故事。

. `* h+ v- E5 ]8 }# ^2200年前，阿基米德的家乡遭到罗马军队的侵袭。罗马军队乘着扬帆的战舰，前来进犯。阿基米德利用科学原理,让妇女和孩子们每人都拿着自己家中的镜子一齐来到海岸城头，让镜子对准强烈的阳光，集中照射到敌舰的主帆上，千百面镜子的反光聚集在船帆的一点上，利用聚集太阳光产生的热量燃烧了远处的敌船，迫使敌人退却。
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- [) w5 ?" D- c: D+ N3 c% h% Y阿基米德的故事引发了何开浩心中的疑问，通过镜子聚集太阳光产生的热量燃烧远处的敌船，这真的可行吗？

& x6 M: I" I4 e. t- V; A# w) Q带着这一疑惑，他用了大量的业余时间去验证，发明了一种叫做“塔式太阳能热发电系统的聚光瞄准装置”，并针对性地提出一组数学公式，用以在阴天或阳光偏弱的条件下计算太阳光线方位，从而指导定日镜对角度进行精准定位。

' A: Z+ W: U1 x+ d5 T$ w) ]何开浩发明的“塔式太阳能热发电系统的聚光瞄准装置”，主要包括激光束发生器、取光投射机构和投射驱动机构。
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何开浩说，激光束发生器固定设置在围绕高塔的太阳能聚光器上，且位于太阳能聚光器的反射镜的转动中心，各个太阳能聚光器上的激光束发生器可依次发出对准高塔太阳能灶的激光束。

; N5 M5 e* a C, y' b0 M8 U6 K+ D/ @“取光投射机构和投射驱动机构设置在激光束光路附近，取光投射机构由投射反射镜或折射镜组成，在激光束发生器发出激光束时，投射驱动机构驱动取光投射机构运动到激光束的光路上，通过取光投射机构将激光束反射或折射到检光屏上。”何开浩说。

8 ~5 v6 S. ]7 X) E这种装置结构简单、易操作、成本极低，把每块定日镜做成窗户玻璃大小，像玻璃幕墙一样安装在建筑物的墙面和屋顶上就可以，做到了把太阳光收集起来为人们服务。
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何开浩说，这套方法在日常生活中可以被广泛应用。例如，在众多地下车库、厂房、仓库等地方，几乎照不到太阳，只能安装电灯，消耗甚大。如果使用光导管照明，它的效果又要打折扣，因为光导管照明进光口进光量不是很多。即使安装了一个大的聚光凹面镜，也要面临太阳位置不停移动的问题。如果用何开浩的方法去指导聚光凹面镜转动，以上难题就迎刃而解，因为它可以确保时刻聚集太阳光焦点落到光导管的进光口里。
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3 S0 B. \1 a( A何开浩说，很多单位用锅炉产生的蒸汽用于各种需求，会消耗大量燃料，用这种聚光瞄准装置则简单很多，可以把屋顶的阳光聚集起来，建造太阳能锅炉，既环保又实用。而应用最多的要数太阳能热水器，“聚光瞄准装置”能够通过用平面镜把附近的太阳光反射到太阳能热水器上，以提高它们的光照强度。
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“这种方式可以有效控制太阳光的聚焦位置，待技术成熟，它就可以像拼积木一样，拼出一个个太阳能电站。这样就可以被大量运用到日常生活场景，从而提升太阳能的使用效率。”何开浩说，这为太阳能热发电的商业化创造了有利的条件。
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