Ali Pourahmad 的发明 | 类别：世界新发明 | 相关：科学发现与技术发明
使用放大鏡和陽光的火力發電廠 | 使用凸透鏡的火力發電廠
◉ 發明：利用放大鏡和陽光的熱能發電廠
◉ 發明人和專利所有人：Ali Pourahmad
◉ 類別：發明家的新發明
◉ 簡介和目標:
在本文中，我們將簡要介紹一種利用放大鏡和陽光產生蒸汽的新型熱力發電廠的發明。
假設地球上的電力生產因任何原因完全停止，你認為人類活動的哪些部分會因此停止？一個現實的答案可能是：「所有科學、文化、經濟、政治等各個領域的整個活動週期都將完全停止。」 事實上，提出這個問題和答案最能體現電力生產的重要性及其與當今人類需求密不可分的聯繫。現在，如果我們將這種不可避免的電力需求與電力生產帶來的環境後果（由發電廠的燃料排放造成）結合起來，我們將面臨另一個更為嚴峻和重要的問題，即如何在不造成環境污染的情況下生產電力。幾十年來，人類一直在努力尋找各種解決方案來克服這項挑戰。
電能的生產方式多種多樣，但當我們決定大規模高壓發電時，選擇發電廠燃料類型將是一個限制。簡單來說，在造成環境污染和使用化石燃料大規模發電之間，我們只能選擇一種。毫無疑問，與其他再生燃料方法相比，化石燃料更能強勁、持續地驅動大型渦輪機和發電機。與小型水力發電、風電或太陽能發電廠相比，大型化石燃料火力發電廠在生產和儲存電力方面的效率和效益要高得多。然而，近年來，隨著全球氣溫的快速上升和環境的惡化，化石燃料發電廠透過排放溫室氣體和破壞性物質（ODS）造成臭氧層破壞的罪魁禍首作用日益凸顯，這使得避免使用污染環境的燃料變得更加重要。
◉ 發明：利用放大鏡和陽光的熱能發電廠
◉ 發明人和專利所有人：Ali Pourahmad
◉ 類別：發明家的新發明
另一方面，由於核電廠反應器使用鈾或其他重元素的核裂變，建造和維護此類核電站的成本高昂，會產生放射性廢物，一旦發生事故，放射性塵降物對人體健康的風險極高且具有災難性，而且鈾是一種不可再生資源，開採鈾會對環境造成不可挽回的損害，因此，世界各國在經濟和安全方面都不允許使用核電站。大多數政府傾向於透過化石燃料火力發電廠提供75%以上的電力。這種全球性的重要關切促使我提出了建造火力發電廠的想法，以便在不使用煤炭、燃油或天然氣等污染性化石燃料的情況下發電。
與我迄今為止在清潔能源生產領域提出的其他想法一樣，這次我再次利用了自然界中免費且清潔的能源生產方式。在這座發電廠的設計中，我成功地設計出了一種不同於現有火力發電廠或太陽能電池板的利用陽光的方式的熱能發電廠。在這座新型熱力發電廠中，沒有傳統的太陽能電池板來產生熱量，也沒有燃燒化石燃料將其轉化為電能，而是直接利用陽光作為主要燃料，類似於熱力鍋爐的功能，我將在技術描述部分解釋這座新型發電廠的工作原理。
◉ 發明：利用放大鏡和陽光的熱能發電廠
◉ 發明人和專利所有人：Ali Pourahmad
◉ 類別：發明家的新發明
幸運的是，近年來，大家對使用新型清潔能源的興趣顯著增長，顯示全球對防止環境惡化這一重要議題的理解和關注。然而，風能、水力發電廠或太陽能板等再生能源效率的挑戰減緩了朝著這一方向發展的步伐。然而，實現清潔能源高效生產的努力與日俱增，我的想法和計劃也是這些努力之一，旨在利用自然力，在不使用化石燃料的情況下實現最高的電力效率和產量。毫無疑問，這個想法在發電方面具有很高的潛力，尤其是在炎熱乾燥的陽光充足的地區，或將其與現有的化石燃料發電廠結合。
◉ 發明技術描述:
在這個火力發電廠中，我使用了一個大型凸透鏡作為蒸汽發生器，產生極高的熱。換句話說，在這個設計中，透過將太陽光線聚焦在熱發生器的散熱管上，水被轉化為壓縮蒸汽，並通過渦輪機，使渦輪軸強勁旋轉，最終帶動發電機工作，在白天發電。顯然，該發電廠的最高發電效率是在陽光充足的時段，但為了在夜間使用電能，白天的發電量可以儲存在新一代發電廠電池中。這座太陽能發電廠可以大幅減少化石燃料的使用，延長其他發電廠發電機的使用壽命，並透過參與其他發電站的聯合循環來提高輸出電壓。這樣，透過在白天運行該發電廠發電，我們可以讓其他發電廠的發電機處於休息狀態；而在夜間，透過重新啟動其他發電廠的發電機，這個聯合循環就可以繼續進行。
◉ 發明：利用放大鏡和陽光的熱能發電廠
◉ 發明人和專利所有人：Ali Pourahmad
◉ 類別：發明家的新發明
需要特別指出的是，上午10點到下午4點之間，地球上所有陽光充足的地區太陽輻射最強、最有效，因為此時太陽光線以更直射的角度照射地球，光波通過所需的大氣量最少。此外，紫外線強度也非常高，這被認為是危害人體健康的因素之一，因為大氣層在此期間無法散射和反射紫外線。太陽輻射的峰值強度出現在中午左右，此時太陽位於天空的最高點，因為此時太陽熱射線穿過大氣層較少，沿途損失的熱量和能量也較少。太陽輻射在此期間對地球大氣層的滲透性正是可以依賴的優勢和力量，因此我在設計這座火力發電廠時就利用了這種自然潛力。雖然在某些天氣條件下以及在一些乾燥且始終陽光明媚的氣候條件下，在炎熱的夏季這個時間段會增加，並且即使在上午 8 點到下午 5 點之間我們也可以利用太陽輻射的高熱效率，但通常利用強大太陽輻射的最佳時間是上午 9 點到下午 4 點之間，特別是在乾燥炎熱的地區。
◉ 發明：利用放大鏡和陽光的熱能發電廠
◉ 發明人和專利所有人：Ali Pourahmad
◉ 類別：發明家的新發明
利用陽光，我們可以獲得免費的自然熱能和暖能。雖然太陽輻射、對流和大氣區域的溫度在700萬攝氏度到5500攝氏度之間變化，但僅靠太陽輻射的熱量無法驅動鍋爐中的蒸汽壓力循環，因為熱量在長途跋涉後會嚴重衰減，而且光子和電磁波會穿過地球大氣層，因此我們需要產生蒸汽壓力來旋轉渦輪葉片。為此，我使用了一個水管系統將水轉換為壓縮蒸氣。在我設計的新系統中，我沒有使用化石燃料加熱水管，而是利用陽光熱波在螺旋形散熱器上的聚集來倍增溫度。這個覆蓋螺旋管的散熱器實際上是將水轉化為蒸汽的地方（類似於其他使用化石燃料的火力發電廠的蒸汽鍋爐中發生的情況），這個過程依賴於聚集陽光產生的極高溫度。為了集中並增加太陽熱波的強度，使其達到最大的熱能，我在這個熱力發電廠的設計中使用了一個非常大的特殊透鏡（一個直徑很大的凸透鏡）。
利用這塊很厚的凸透鏡，將太陽輻射折射到一個匯聚的焦點，就能大幅提高熱強度和熱穿透力，使其溫度超過500華氏度（約243攝氏度），使螺旋水槽中的水在不到一分鐘的時間內沸騰，然後變成冷凝蒸汽。由於光線從密度很大的空氣進入密度可變的凸透鏡，導致太陽輻射向焦點傳播的速度和方向急劇變化，這其實就是光的折射。當陽光到達折射階段並聚焦於焦點時，其產生的功率和熱量比普通輻射高出數百倍，凸透鏡的半徑和直徑越大，其與極熱焦點的匯聚力就越強，這就能在最短的時間內將液體加熱到臨界溫度，變成過熱蒸汽。另外，為了更好地控制透鏡產生的熱量的增加或減少，我在一個可旋轉的活動底座上設計了這個大型凸透鏡，底座上配有可調節高度的靈活機械臂，這樣，如果蒸汽壓力增加過多，我們可以通過改變透鏡的高度來改變焦點在螺旋水槽上的焦距，從而增加或減少熱量。
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為了使散熱器管內的水達到沸點溫度，管道必須採用導熱係數最高的合金製成，而銅是熱傳遞和滲透的優良導體，因此它可以用作合適的熱交換器，通過接收來自集中太陽輻射的極高熱量並在最短的時間內使內部的水達到臨界沸點。銅的熔點為 1085°C，銅的高導熱係數使其能夠快速傳遞熱量，同時還具有耐腐蝕、抗生物污染、抗壓縮和熱膨脹等特性，這就是在選擇管道合金時使用這種金屬的原因。銅管內有相對較熱的水，這些水由兩台壓力泵從轉換成熱水的蒸汽鍋爐和主儲水箱中泵送，作為部分供水。
◉ 發明：利用放大鏡和陽光的熱能發電廠
◉ 發明人和專利所有人：Ali Pourahmad
◉ 類別：發明家的新發明
由於凸透鏡是圓形的，熱量的焦點也以半徑較小的圓形照射到輻射面上。因此，為了增加光折射焦點的熱接觸面積，我將裝有熱水的銅管以螺旋狀放置在散熱器上。透過這種方式，可以最大限度地提高集中輻射熱與銅管的接觸面積，並使管內的水在最短的時間內迅速轉化為蒸汽，壓縮後的蒸汽進入渦輪葉片室，帶動軸旋轉。為了清除水垢或防止熱透鏡極高的溫度導致銅管變形，需要定期檢查螺旋散熱器，並在必要時進行維修或更換零件，以提高其性能。為此，在連接太陽透鏡的螺旋散熱器兩側安裝了兩個入口，方便專業人員進行技術檢查，並方便拆卸或更換損壞的零件。
從電腦模擬（本文末的影片）可以看出，該火力發電廠的發電水循環由6個主要部分和若干個子部分組成。在這個火力發電廠中，水首先從位於其他水箱最高位置的主儲水箱，以所需且受控的流量流向位於其旁邊的熱水箱。由於蒸汽鍋爐產生的熱冷凝水進入，熱水箱的內部溫度非常高，這種內部熱量使進入主水箱的水溫迅速升高。溫度的升高有助於水在離開熱水箱並進入連接到水槽的管道後更快地達到沸點並轉化為壓縮的乾蒸汽。
◉ 發明：利用放大鏡和陽光的熱能發電廠
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◉ 類別：發明家的新發明
從熱水箱中排出的水由泵浦抽取，以更高的壓力進入螺旋形散熱器，並有助於提高蒸汽流向渦輪機的速度和壓力。經過泵送和增壓後，水進入散熱器的螺旋管。螺旋管由銅合金製成，這使得從太陽透鏡接收到的極高濃度熱量能夠快速且完全地穿透水分子中的氫原子和氧原子。熱水進入散熱器的銅管後，會受到太陽透鏡輻射產生的極高溫度。在上午9點到下午4點之間，這被認為是陽光充足的地區（靠近赤道、沙漠地區、高地、沿海地區）陽光的峰值時段，這種熱量將螺旋形散熱器的溫度升高到500華氏度（約240攝氏度）以上，隨著熱量滲透到水分子中，會產生壓縮蒸氣。產生的蒸汽隨後從散熱器出口的另一側進入渦輪機室，推動葉輪和軸旋轉。
在蒸汽渦輪機下方，電站兩根立柱的中央安裝有一台垂直同步發電機，用於將渦輪機與發電機連接起來，從而實現無能量損失地在垂直方向上傳遞扭矩。渦輪機軸直接連接到發電機轉子，這樣渦輪機軸旋轉後，扭力力會迅速傳遞到發電機，帶動轉子旋轉並產生電力。正如本文末尾的這項發明的影片所示，所有設備都位於室外，以便更好地了解該發電廠的運作週期。但在最終設計中，我們可以將螺旋散熱器和太陽能透鏡放置在陽光直射的開放環境中，並將渦輪機和發電機組件放置在室內，這樣灰塵和其他環境因素就不會影響發電機和渦輪機的運作。
◉ 發明：利用放大鏡和陽光的熱能發電廠
◉ 發明人和專利所有人：Ali Pourahmad
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該發電廠的工作原理是，壓縮蒸汽在渦輪葉片旋轉後從汽輪機的另一側排出，並在抽吸泵的幫助下通過銅管進入蒸汽冷卻鍋爐，轉化為冷凝水。如本文圖所示，冷卻鍋爐有4個熱蒸汽過壓出口管（2根位於頂部，2根位於蒸汽入口處）和6個窗口過濾器，用於冷卻和降低蒸汽鍋爐的內部溫度。壓縮的熱蒸汽分子進入溫度遠低於散熱器的鍋爐密閉腔室後，失去能量，分子運動速度降低，彼此靠近。在這種情況下，水蒸氣分子在相互靠近時發生物理凝聚並形成水滴。這些形成的水滴由於自身重量和重力的作用，向位於鍋爐底部的水箱移動並形成冷凝水。產生的水再次從鍋爐水箱末端排出並泵入熱水箱以繼續蒸汽生產循環。
該火力發電廠高壓發電機產生的電力由電壓優化變壓器調節，然後通過輸電線路輸送至用電中心，或在白天儲存在發電廠的新一代電池中，以補償夜間的發電不平衡。採用這種複合循環，尤其是在氣候極度炎熱的地區，可以避免夏季用電高峰期出現任何問題，或避免因其他發電廠退出電力生產線路而導致的暫時性減產。毫無疑問，這種輔助發電能力在熱帶和陽光充足的地區的夏季尤其重要，而且效率極高。
◉ 發明：利用放大鏡和陽光的熱能發電廠
◉ 發明人和專利所有人：Ali Pourahmad
◉ 類別：發明家的新發明
建造利用集中、清潔、強大的太陽能發電廠，既可以幫助大幅減少世界各地的氣體和化學污染物，又可以作為現代化的大型基礎設施，加速國際社會的政策制定，鼓勵更多國家使用可再生和環保資源。
與其他發明一樣，該發明也具有進一步開發和優化的潛力，其商業化可以為減少環境惡化做出重大貢獻。
文章结束//
◉ 利用放大鏡和陽光拍攝的內爾夫火力發電廠影片 / 類別：阿里普拉哈馬德的發明
◉ 本视频动画创作者：Ali Pourahmad
◉ 本视频的音乐作曲家：Ali Pourahmad
◉ 叙述者：阿里·普拉哈迈德
◉ 语言：英语
◉ 字幕：无
關於本文的發明者和作者:👇
◉ 阿里·普拉哈迈德的科学发明
◉ 阿里·普拉哈迈德的科幻电影
◉ 阿里·普拉哈迈德奖
◉ 阿里·普拉哈马德的画作
◉ Ali Pourahmad 器乐
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