Beton-Wärmespeicher

先把被加熱的油輸入蓄熱器，直到油的溫度達到近400度，然後再把冷油輸入蓄熱器，把儲蓄的熱能交換出來，這就是德國航空航天中心技術熱動力學研究所的科研人員在斯圖加特大學的試驗場地搭建的混凝土蓄熱示範裝置的基本原理。該研究所的工程研究人員萊因克（Dörte Laing）介紹說："這個蓄熱裝置看上去就是一個大混凝土塊，但裡面布滿輸油管道，管道裡流的是載熱油，可以加熱混凝土，也可以把混凝土儲蓄的熱吸收出來。"

混凝土的蓄熱性能好，我們每個人夏天都深有體會：太陽早落山了，廣場上的混凝土地板還暖洋洋的。混凝土的成分80%是沙石，因此，混凝土蓄熱器的造價相對較低。它可用在太陽能光熱發電站，也就是利用太陽熱能生產蒸汽，再通過蒸汽輪機生產電力。萊因克說："我們收集太陽能，加熱載熱油，然後再通過普通的蒸汽輪機發電機組發電。白天多收集到的熱能，存在混凝土蓄熱器裡，以便晚上延長發電時間。"

德國的太陽能資源不大，因此這樣的發電裝置在德國不值得，但在其他陽光高照的地區，比如撒哈拉沙漠，就很值得，而且，混凝土的主要原料--沙子和礫石，在那裡幾乎免費。因此，萊因克表示："混凝土的好處是價格低。其實，蓄熱方式有很多，有些設計非常巧妙，比如用水，但水只適合低溫範圍。超過100度，就需要壓力容器。而當溫度達到400度時，用水就毫無意義了。"

大型太陽能收集設備可達到300到1000度的溫度，因此，西班牙的阿爾梅裡亞太陽能光伏試驗場使用的是另一種蓄能技術。萊因克說："目前這些太陽能光熱發電站使用液態鹽蓄熱，白天利用陽光把鹽的溫度從290度加熱到390度，夜間再放熱發電。"

溫度再高時，該研究所開發了相變蓄熱器，它利用的是一種物質從固態變為液態時吸收熱能、由液態返回來變為固態的時候釋放熱能的特性。這種蓄熱器的構造比較複雜，造價也高，但蓄熱能力每立方米達100千瓦小時，比混凝土蓄熱器高4到5倍。

但其實，混凝土蓄熱器做起來也不是那麼簡單。因為金屬管道和混凝土的熱膨脹系數不同，熱脹冷縮的長度不一樣，因此還不能直接在管道上澆注混凝土，否則溫度變化時會生成裂紋。研究人員想出的解決辦法是在管道上裹一層石墨，和混凝土隔開，使管道和混凝土可以相互獨立地伸縮。萊因克說："這個措施對改善蓄熱器的長期穩定性很重要。而且，用石墨做隔離層，即可以減少其內部張力，又可以改進管道和混凝土之間的熱傳遞。"

蒸汽輪機發電機組的使用壽命今天一般都在30年左右，至於混凝土蓄熱器的使用壽命能不能達到30年，目前還很難說，因為在高溫下混凝土的性能和普通建築物的完全不一樣。迄今的測試結果令人樂觀。和其他蓄熱器相比，混凝土蓄熱器還有一個好處，那就是可以靈活配置：發電機組裝機容量大的時候，多配幾個混凝土塊兒就行了。