CN102597512B - 发电设备 - Google Patents

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Abstract

一种利用热地表空气作为热源、高层大气作为热沉并且利用向上指向的微波束提供上升气流以引发和控制大规模空气环流进行发电的方法。微波束的频率集中在大约60GHz，在分子氧的吸收带内。还公开了高功率微波源、涡轮发电机组、以及用于漂浮式平台的冷凝器/旋风分离器，可通过从潮湿的海平面空气冷凝来提供洁净水。可从空气中除去二氧化碳。由微波束产生的动力学烟囱可替代地结合太阳热发电站、工业烟囱和常规发电站的冷却塔来部署，以增加它们的有效高度。

Description

发电设备
技术领域
本发明涉及一种从由氧的吸收带内的高功率微波束保持(anchored)和控制的大气对流单体(cell)产生清洁电能的方法。
背景技术
由于人类活动向大气中释放越来越多的二氧化碳(主要的温室气体)而导致的全球变暖已成为对于现代社会未来发展的主要担忧。在解决这一巨大问题的过程中的一个重要步骤是对全球范围内的电网脱碳。应采取可能有帮助的任何措施，但除非几千(几万)千兆瓦级的零排放发电站在本世纪中叶之前投入使用，高度可预测的环境灾难将不可避免。
目前，全球存在约4太瓦(TW)的发电装机容量，几乎全部依赖于包括核能在内的不可再生能源。在美国，装机容量为约1TW。平均起来，50％的容量实际上是由于不可避免的需求波动而使用。在2005年，49.7％的发电量来自煤；19.3％来自核能；18.7％来自天然气；6.5％来自水电；3％来自石油；1.6％来自生物质；其余1.2％来自地热、太阳能和风能。因此，只有9.3％(大部分来自水电)是可再生的，并且71.4％以上导致二氧化碳排放。
虽然风电和太阳能发电快速增长，但在过去几年中，对可再生资源的相对使用一直没有总体上的增长，就绝对值而言，对煤和天然气的使用甚至变得更快。全球的总能源需求为约15TW，并且到本世纪末，该值可以扩大为50TW，或者甚至100TW。随着石油供应达到峰值并随后减少，预计电能将代替大部分石油。在不导致二氧化碳排放的现有技术中，只有核能能够足够快速地扩大规模以满足这种需求，但由于多种原因，这种情况不会发生。此外，铀的供应也是会枯竭的。
即使核聚变获得突破，也不会消除对于核能发电的一些主要担忧。二氧化碳的螯合作用虽然在技术上可行，但不能满足转化为可再生能源的基本需求。
本发明提供了用于利用由微波束产生的太阳能烟囱(solarchimney)形成人造龙卷风以发电的可再生能源。
在与作为“人造龙卷风”的涡旋有关的现有技术(MichaudLMUSP7,086,823；MichaudLM，Vortexprocessforcapturingmechanicalenergyduringupwardheat-convectionintheatmosphere，AppliedEnergy，62，(1999)：241-251)中，假设一旦形成，涡旋将仅仅基于可视为在地面水平处的边界条件保持稳定。虽然龙卷风提供了可用的例证并且启发了本发明人以及本文引用的其他人，但涡旋作为到更高的大气的稳定导管的使用需要超出现有技术提议所提供的任何机制以外的机制。
自然龙卷风是一种由在非常大的风暴系统中的多个因素汇集产生的短暂现象。能量必须扩大以保持涡旋，并且必须有意地用来代替在自然龙卷风中由龙卷风涡旋自身周围的风暴系统产生的条件。然而，龙卷风，特别是可怕的吸入旋涡，的确教导了“动力学烟囱”的物理可能性。
可再现天然存在的风型(windpattern)的龙卷风计算机模拟系统使用“加压功能”(forcingfunction)对龙卷风中心的竖直上升气流进行模仿(NolanDS，AlmgrenAS，BellJB，Studiesoftherelationshipbetweenenvironmentalforcingandthestructureanddynamicsoftornado-likevortices，LawrenceBerkeleyNationalLaboratoryReportLBNL-47554，Sept.2000)，在自然中，这种竖直上升气流是热反常的结果，即，热反常是指在地面以上几千米的高度处存在比在地面水平更热的空气。没有加压功能，将不存在龙卷风，并且如果加压功能被置于地面水平，则涡旋将不会到达更高的高度。事实上，自然龙卷风的涡旋形成在更高的高度上，并且仅仅在沿其旋转轴线向下延伸时触及地面。
常规的太阳能烟囱概念已经过充分的测试，并且目前存在建造100MW级大电站的计划(SchlaichJ，BergermannR，SchielW，WeinrebeG，DesignofCommercialSolarUpdraftTowerSystems-UtilizationofSolarInducedConvectiveFlowsforPowerGeneration，J.ofSolarEnergyEngineering，127(1)，(2005)：117-124)。太阳能烟囱电站的功率与由烟囱的高度和地面处的温室顶篷限定的体积大致成比例。目前在澳大利亚的大电站的计划需要为200MW的发电站提供1000m高的烟囱和直径7km的玻璃顶。由根据本发明的微波束形成的“动力学烟囱”可达到5000m或以上，因而将此类发电站的功率增加五倍至千兆瓦级，并且所有发电站结构保持在地面水平附近。
StevenK.Levine的USP3,936,652公开了一种基于由现有发电站(如核电站)的冷却塔产生的上升气流的发电系统。
GeraldI.Stillman和RudolfA.Wiley的USP4,397,793公开了一种通过经由冷却塔或烟囱的壁中的竖直缝引入涡旋来提高冷却塔或烟囱的效率的方法。
JohnE.McAllister，Jr.的USP4,499,034公开了一种附加涡旋的冷却塔，该涡旋经由置于入口通道内的风车提高了效率，因而允许提取电能。
MelvinL.Prueitt的USP5,483,798公开了其中通过经由水喷雾冷却空气来驱动气流的对流塔。
MichaelA.Dunn的USP6,772,593公开了一种涡旋驱动发电站，其中空气在太阳能收集器下被加热，其概念类似于上文已引用的太阳能烟囱。
发明内容
本发明提供了一种用于提取由热力发动机发电产生的功的解决方案，该热力发动机由沉积到优选地在亚热带/热带纬度上的海洋或陆地表面的太阳热来提供动力。最高至对流层顶的高度的压力和温度的分布清楚地表明，很有可能从大气中提取功，只要某些自然对流单体被稳定化和保持在功率提取点上，这依赖于已知的涡轮机械的工作原理。
简言之，热的湿空气被由发电站上方的空气柱的浮力产生的负压抽吸而穿过发电站，其中空气柱被发电站自身发出的高功率微波束加热。微波发生器可由发电站产生的一小部分电能提供动力。微波发生器的频率可以为大约60GHz，在分子氧的吸收带内，并被调节以允许有效加热至几千米的高度。振动陀螺仪是一种可用来产生微波束的成熟的市售微波源。可部署多个MW级连续波(CW)振动陀螺仪机组来满足这样的微波束的功率需求。
根据本发明的另一个方面，科里奥利效应(Corioliseffect)使引入的潮湿空气产生循环。入口叶片可引导空气以有助于产生科里奥利效应。引入的空气在其低端进入发电站并在其穿过入口叶片时获得速度。涡轮机为发电机提供动力，所产生的一些电能用来为微波束发生器提供动力。微波发生器由电网供电以启动发电站，直到单体循环建立并稳定为止。在涡轮机之后，空气优选地穿过收缩部，其中由于速度增加引起的压降导致冷凝，冷凝通过注射水雾成核。该阶段之后是旋风分离器，其将由此冷凝的水与一般的气流分离。由冷凝释放的蒸发潜热被传递至气团，这促进了气流的上升。干燥且更暖的空气在以微波束为中心的涡旋中离开发电站。
这种热力发动机理论上将在大约300K的海面温度和约250K的对流层温度之间工作，地球向空间的大多数辐射冷却从该对流层温度开始进行。因此，最大理论效率将为η＝(1-250/300)*100＝17％。大多数现代化热力发动机在其理论极限的大约一半下工作，对于通常较高的源温度，该理论极限接近80％。因此，总效率仍低于50％。如果本发明的发电站在半径10km的区域上工作并达到1％的效率，即理论极限的6％，则其能够产生千兆瓦的电能。大型机器的经济性最受关注。这种发电站的发电机是普通的，但在低压/低温下运行的这样的大功率涡轮机到目前为止还没建造出来。高强度复合材料的使用应允许建造在相对高的速度下运行的非常大的机器。替代地，可将多个较小的涡轮发电机组组合成单个发电站，例如，每台的额定功率为35至70MW的32或16台机组。
无论一些大气对流单体的尺寸是否比另一些更稳定，从理论和观测都可以知道其似乎表示一种“特征值”，但对飓风的深入研究已经表明，在这些最大的风暴内存在中尺度涡旋(mesovortice)，这些风暴具有可视为用于本发明的发电站的对流的基本单元的大致规模，即半径10km和高度10km的规模。在地球的大气中的对流单体的尺寸范围从分子间距到几千千米，后一种尺寸是称为哈得来环流、极地环流和费雷尔环流的地球对流单体特征性的。从沉积到大气中的太阳热自然提取的功仅仅是风流和洋流的功，其总计约2％。
从在最有利的地点可用的热量提取1％的功(对流的自然过程平均产生的一半)似乎是理想的目标。沿着离目前和未来使用者所处位置不远的温暖海洋的海岸锚固几个数万GW级的发电站可最终提供现代社会可能需要的所有电能，并且是以零排放和较低的运营和维护成本提供。平台和上部结构将优选地通过现代化技术由高强度混凝土构造构成。诸如在造船中使用的钢结构可提供对混凝土的替代方式，最终选择将基于预计寿命期内的总成本和环境影响进行。沿着最受大型风暴(在大西洋称为飓风，在太平洋称为台风，在印度洋称为热带气旋)威胁的海岸锚固几排这样的发电站也将产生这些风暴无法逾越的屏障，因为海面空气将更冷，并且湿度更低(AlamaroM，MicheleJ，PudovV，Apreliminaryassessmentofinducinganthropogenictropicalcyclonesusingcompressiblefreejetsandthepotentialforhurricanemitigation，J.ofWeatherModification，38，(2006)：82-96)。
世界正变得越来越热，但也很危险的是缺乏水资源。在置于水上时，在本发明的发电站中涉及的热传递机制之一是通过冷凝来自流入的湿空气的水而释放蒸发的潜热，就像在飓风中发生的那样。冷凝的水在发电站内部被收集并泵送至陆地。
正如在这些锚固的机器内发生的“降雨”那样，大量空气穿过这些机器。如果全世界所有发电都以这种方式进行，则地球的所有大气将在约5年内穿过这些机器。虽然目前的CO2水平是主要顾虑，可以想到积极的去除，但需要为了进行去除而使空气可接近。如果一次循环可除去1％的CO2，那么在50至100年内将CO2浓度降低10％将变得可行。
替代地，这样的发电站也可建造在干燥的陆地上，优选地建造在干旱炎热的沙漠上。湿气和海洋热容量的缺乏将导致较低的效率和昼夜运行之间更强的差异，但建造将更简单，并且成本可能更低。
附图说明
图1示出以微波束为中心的大气对流单体。
图2是发电站的示意图，该发电站利用微波束形成大气对流单体并收集围绕其中心和接近地面水平的一些空气流以将其动能中的一些转化为电能。
图3示出基于漂浮式平台的发电站，其具有用于通过降低经过的空气的湿度来产生洁净水的冷凝和旋风分离级。
图4示出根据本发明的实施例的陆地发电站。
图5示出具有太阳能收集器的陆地发电站。
图6示出由用于提高其效率的微波束补充的组合式冷却塔/烟囱。
图7示出微波驱动的烟塔。
图8是在没有顶篷构造的漂浮式平台上的发电站的示意图。
具体实施方式
根据本发明的发电站优选地在漂浮在海上的平台上运行，并利用湿热空气作为热源和高层大气作为热沉。这些发电站在平均吸收的太阳辐射量在200至300W/m2的范围内且海面温度为约300K的地方沿着热带/亚热带海洋的大陆海岸锚固，因此能够建造成在千兆瓦(GW)级下连续运行。发电站的中心周围的空气环流就像天然的旋风分离器；由从发电站向上指向的微波束加热的发电站上方的空气柱的浮力引发竖直外流。微波束的频率集中在大约60GHz，在分子氧的吸收带范围内。微波束的优选来源为振动陀螺仪。
除了清洁的电能之外，发电站还能通过潮湿海平面空气的冷凝来提供清洁的水。沿着最受大型风暴(在大西洋称为飓风，在太平洋称为台风，在印度洋称为热带气旋)威胁的海岸锚固几排这样的发电站也将产生这些风暴无法逾越的屏障，因为海面空气将更冷，并且湿度更低。
此外，大量空气将移动经过这样的发电站，从而为积极地除去大气中的二氧化碳提供了可能。
替代地，这样的发电站也可建造在干燥、炎热、不适合居住的陆地上。在另一个选择例中，可通过温室罩壳有利于空气的流入，该温室罩壳例如被提出用于太阳能烟囱发电站，但烟囱的物理结构被微波产生的上升气流代替，该上升气流可到达对流层顶，因而增加了最大发电能力，同时避免了建造烟囱的巨大成本。
此外，常规的烟囱(尤其是工业型的)可以用微波束驱动的上升气流补充或代替。
在本发明中，上升气流由从发电站中心指向上方的微波束产生，微波的频率被选择以有效地加热微波束穿过其中的空气柱。当空气从较低的高度向上移动时，其穿过微波束并在其上升过程中继续吸收能量。频率的理想选择为约60GHz，在分子氧的吸收带内。穿过大气压空气的过程中，该频率的微波以约10dB/km的速率被吸收，即微波束穿过1km的空气将留下其90％的能量。由于高度越高密度越低，吸收减少，因而微波束将穿透到更高。在峰值上下吸收更低，因此穿透更高(详细数据可见于：TretyakovMYu，KoshhelevMA，DorovskikhVV，MakarovDS，RosenkranzPW，60-GHzoxygenband：precisebroadeningandcentralfrequenciesoffine-structurelines，absoluteabsorptionprofileatatmosphericpressure，andrevisionofmixingcoefficients，J.ofMolecularSpectroscopy，231，(2005)：1-14)。吸收光谱的峰值也随着空气的压力和温度变化，这使微波束穿透复杂化，但也是优化微波束穿透的机会。最后，在优化微波束时，需要考虑热空气和附带风的竖直速度，顺风地倾斜微波束能部分地补偿附带风的影响。因此，微波束产生到更高大气的导管，即动力学烟囱，其效率和稳定性被向外推动更冷更稠密的空气的涡旋而提高。
在过去的十年中，高功率微波发生器已经在效率和功率方面出现快速进步，其发展很大程度上是受ITER计划(国际热核聚变实验堆，基于托卡马克的热核反应堆)推动，但也受毫米波长微波不断扩大的工业用途推动。以连续波模式在2MW的功率和从30GHz至远高于100GHz的频率下工作的振动陀螺仪是可以达到的，那些功率在1MW附近的振动陀螺仪是市场上可获得的。效率已经超过50％(G.G.Denisov，V.E.Zapevalov，A.G.Litvak，andV.E.Myasnikov，MegawattGyrotronsforECRHeatingandCurrent-DriveSystemsinControlled-FusionFacilities，RadiophysicsandQuantumElectronics，Vol.46，No.10，2003)。由穹顶覆盖的抛物线天线将使微波束准直并向上发送。如果需要偏轴转向微波束以对风进行补偿，优选地，这种转向可通过以机械方式倾斜天线来进行，电子转向将需要对振动陀螺仪进行相位控制，这是一种成本高昂的方案(J.T.KareandK.L.G.Parkin，AComparisonofLaserandMicrowaveApproacahestoCWBeamedEnergyLaunch，BeamedEnergyPropulsion：FourthInternationalSymposium，AmericanInstituteofPhysics，2006)。
涡轮机从空气流提取动能，该空气流径向穿过地面水平的入口进入发电站并从发电站顶部上的出口轴向地离开。出口由微波导向的动力导管连接到更高的大气。主入口叶片将引入的空气引导至机器的中心，并且该主入口叶片还支撑安装在漂浮式平台上的整个结构。进入发电站的空气流就像自然的旋风分离器，即一种微型的飓风。飓风是由太阳的热能驱动的相当稳定的自然现象。飓风的确需要特殊的条件，因为能量转换循环包括仅在狭窄的海面温度范围内发生的水的蒸发和冷凝。与在海水水体上方移动并在其尾流中冷却表面水的自然飓风相比，这些发电站有意形成到更高大气的固定导管，并由在分子氧的吸收带内适当调整的微波束产生上升气流，通过这种方式使用一小部分可用功率来保持环流圈。由湿空气冷凝释放的焓提高了本文提出的高功率微波束产生的上升气流的效率。冷凝通过因速度增加导致的压降和在注入湿空气的水雾上方的成核实现。冷凝水在空气在竖直涡旋中离开发电站之前的旋风分离阶段与空气分离。
图1a示出了地面3上方的空气的对流单体100的竖直剖面图，其位于直径D的圆形区域上，并具有大气柱的有效高度H。对流单体以微波源1为中心，该微波源产生朝对流单体的顶部4向上指向的微波束2。在对流单体中心内的上升气流5受由微波束2附加地加热的地面热空气的浮力驱动。在大气的上层中，径向外流6被向空间中的辐射7冷却。冷却的空气接着沿着单体的外边界向下8移动。经由地面相互作用直接或间接沉积到地面水平空气的太阳热10加热向心空气流9。如图1b所示从上方观看，沿地面的空气入流9可实现或多或少的环流11，该环流由科里奥利效应引起并依赖于地理位置。基本对流单体尺寸的第一估计为20km的直径D和10km的高度H。
图2a示出了发电站20的基本布局的竖直剖面图，该发电站设计成捕集在对流单体的正中央处的一些空气环流并提取其能量中的一些。微波束2通过微波源1从由穹顶120保护的天线12发出，微波源1设置在地面水平3处。发电站结构的顶篷21被成形为将空气流22有效地引入发电站。在对流单体内循环的大多数空气将不可避免地绕过发电站，如箭头27所示。然而，第一估计表明，在当前建造技术的物理和经济限制内，发电站可以建造得足够大，以达到千兆瓦净功率的预计目标。图2b的发电站俯视图显示了大型叶片23的切向布置，该叶片将发电站的空间分成相等的扇段24，并且支撑顶篷21。在本发明的其中一个实施例中，扇段24中的每一个容纳涡轮机25和发电机26的机组。叶片23的切向布置在微波束2上方从发电站的顶部赋予空气外流28角动量，通过经龙卷风模拟证明的吸入管机制增加其竖直达到距离。
图3示出了基于部分地潜入水平面30以下的环形漂浮式平台31的发电站20的竖直剖面图。该图为示意图，真实的平面剖面图将显示部分地切割的叶片23，为清晰起见，未显示部分切割的叶片。由于进入发电站的空气22含水量较高，提供了冷凝装置，该装置允许水在空气流在涡旋28中通过发电站的顶部离开之前冷凝。在穿过涡轮机25之后，空气流过收缩部32，以增加速度和降低压力。在空气流通过收缩部时向空气流中注入水雾33起到在空气流进入塔段34之前使冷凝成核的作用，其中塔段34充当旋风分离器。冷凝水与空气分离并被甩到塔段34的壁上，从那里如箭头35所示顺着壁向下流动并收集在水池36中。这种水中的一些用来使冷凝成核，大部分则用泵37泵送至陆地上。平台由多个锚定索38固定位置并抵抗由空气流产生的扭矩。
诸如图3中所示的发电站可另外借助于从流过发电站的空气除去二氧化碳而配备设备。虽然未示出细节，但可以容易地将一些已知的化学方式结合到收缩流的成核/冷凝过程中，然后进行旋风分离。
必须对对流单体内的空气流进行详细模拟，以估计目标GW功率级下的机器尺寸。水平面上方的结构的高度将可能需要为约150m，平台的直径高达500m，即为对流单体直径的约2.5％。由平台覆盖的区域将仅占单体面积的约0.06％。虽然本文所提出的太阳能收集的效率确实很低，但日射面积比发电站自身大1600倍的事实指出了与所有现有技术太阳能系统的主要区别，现有技术太阳能系统通常需要完全覆盖能量收集区域。为了给人深刻印象，这些尺寸在今天建造的类似的发电和输电相关的结构的范围内，所述结构为例如发电站的冷却塔、船体、核电站的安全壳结构、石油钻井平台和集装箱码头(IijimaKauhiro，KimYasunobu，YaoTetsuya，AStructuralFeasibityStudyonaConcreteLargeFloatingStructure，KaiyoKogakuShinpojiumu，Vol.19；pg.Rombunno.16，2006)。
如果使用具有水平轴线的更常规结构的多台涡轮机(如16台机组)，则涡轮机的直径将为约30m至40m，并且可能具有多个级。需要高强度复合材料以允许高旋转速度。对有护罩涡轮机进行的模拟表明，护罩(在这种情况下由平台结构的基部、顶篷和叶片限定的进气口)应在涡轮机周围留有间隙，以实现由护罩提供的面积增加的可能(M.Ganis，CFDAnalysisoftheCharacteristicsofaShroudedTurbine，Thesis，U.ofUdine，2003，www.diplom.de)。
图4示出了根据本发明的实施例的陆地发电站。上部结构40与图2中所示用于海洋发电站的相同，但直接建造在地面41上。进入隧道42允许对微波源1进行维修。如可对海洋发电站进行的，顶篷21的顶部表面涂漆以吸收热量，该热量接着通过加热穿过发电站的空气或仅在发电站上方的空气来支撑上升气流。在日光辐射量大约500W/m2的情况下，由直径500m的顶篷收集的总功率为大约100MW。
图5示出了太阳能发电站50，该发电站组合了结合太阳能烟囱提出的温室顶篷的已知原理(SchlaichJ，BergermannR，SchielW，WeinrebeG，DesignofCommercialSolarUpdraftTowerSystems-UtilizationofSolarInducedConvectiveFlowsforPowerGeneration，J.ofSolarEnergyEngineering，127(1)，(2005)：117-124)，但烟囱被微波束代替或在高度上延伸。中央结构伸出至直径51，温室顶篷52覆盖直径几千米的大得多的区域53。微波束源1同样显示为在发电站中央，并且具有将通过塔54的中心向上辐射微波束2的天线12。天线12由穹顶120覆盖。由轴57连接的涡轮机55和发电机56可略微倾斜以使空气流沿地面保持良好的流线形。如果建造在赤道以下的澳大利亚南部，则叶片58应顺时针引导空气流以增强科里奥利效应并增加离开的空气流59的角动量。
图6示出了有时建造在燃煤发电站中的组合式冷却塔/烟囱。通过增加由源61产生且经波导管64为天线63提供动力的高功率微波束62可显著提高塔在其物理限制范围内的效率。穿过塔的冷却空气流65和烟气流66两者都大大增加，并且在涡旋67内的顶部处离开塔。
图7示出了工业烟囱，其中烟囱的高的物理结构被动力学烟囱代替，动力学烟囱利用微波束70引导优选地经由至少两个切向口进入烟囱72的热空气71在涡旋73中穿过上覆的大气。微波发生器74通过波导管75驱动天线76。天线由穹顶77保护。整个结构可以低至50m，但它可以有效地达到地面以上几千米，该高度远高于已建的最高常规烟囱-由哈萨克斯坦的GRES-2发电站保持的420m的记录。
利用微波束引导更温暖的低海拔空气穿过大气是本发明的主要创新概念。必须强调的是，由微波束消耗的功率不用来提升空气本身，而是用来提供在大气中的“洞”，由日照加热的地表空气可穿过这个洞逸出到更高的高度。可用的比较是在盘子底部钻孔以允许水流出盘子，钻孔所需的能量与可从在重力作用下流出的水提取的功没有直接关系。但没有这些孔，就不能提取功。对于任何可能的环境破坏，60GHz的微波束强度非常低，微波束的功率在天线盘非常大的表面区域(对于大型发电站，直径为约50m)上扩散，因而不能导致任何分子级的改变。由包括水在内的任何其它大气成分吸收的量可忽略不计。就与通信有关的潜在问题而言，正是由于被氧大量吸收，该波段不可用于长距离通信，并且事实上是不受管制的。最近，正是由于其不受管制，该波段被用于超短距离室内通信。
图8a示出了在漂浮式平台上的发电站80的竖直剖面图，该发电站只有竖直叶片83，而没有任何顶篷构造。虽然这可能较低效地捕集对流单体空气流，但却非常容易建造。包括一排振动陀螺仪的微波源81在发电站上方向上发送微波束82。
图8b示出了具有朝产生涡旋的中心引导空气的叶片83的发电站的俯视图。发电机86自叶片83悬挂下来并由高速涡轮机85(基本上颠倒的直升机转子)提供动力。在叶片83之间的每个风道中可以悬挂用于最佳功率捕集的若干个涡轮发电机组。例如，如图所示，在由16个叶片形成的16个风道中的3组将导致48台涡轮发电机组。每台机组可具有大约30MW的功率，并且具有直径约35m的高速转子。平台直径为约600m。
类似的构造可用于陆地发电站。
已经公开了本发明的至少一个实施例，各种变型、修改、添加和改进对于本领域的普通技术人员将是显而易见的。这些变型、修改、添加和改进被视为仅由所附若干项权利要求限定的本发明的一部分。

Claims (15)

1.一种用于发电的系统，包括：
高功率微波束的源，其中，所述高功率微波束竖直地设置以产生包括大气上升气流的大气对流单体；和
至少一个发电机，所述至少一个发电机设置在由所述大气上升气流产生的空气流内以进行发电。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述高功率微波束的频率集中在分子氧的吸收带内。
3.根据权利要求1所述的系统，其中所述高功率微波束的频率集中在大约60GHz。
4.根据权利要求1所述的系统，还包括：
入口叶片，其中，所述入口叶片将空气引导到由所述高功率微波束保持的太阳热提供动力的所述大气对流单体的大气上升气流中。
5.根据权利要求4所述的系统，还包括漂浮式发电站，其中，所述大气对流单体设置在所述漂浮式发电站上方，并且，至少一个发电机设置成从所述大气对流单体接收动能。
6.根据权利要求5所述的系统，还包括：
用于从流过所述漂浮式发电站的空气中冷凝水分以产生洁净水的装置。
7.根据权利要求5所述的系统，还包括：
用于从流过所述漂浮式发电站的空气中除去二氧化碳的装置。
8.根据权利要求4所述的系统，还包括陆地发电站，其中，所述大气对流单体设置在所述陆地发电站上方，并且，至少一个发电机设置成从所述大气对流单体接收动能。
9.根据权利要求1所述的系统，还包括多个输入叶片，所述多个输入叶片设置在所述高功率微波束周围以在所述大气上升气流中产生涡旋。
10.根据权利要求1所述的系统，其中，所述高功率微波束的源是振动陀螺仪。
11.根据权利要求10所述的系统，还包括多个振动陀螺仪。
12.根据权利要求1所述的系统，其中所述高功率微波束设置成对在冷却塔上方的上升气流进行促进。
13.一种用于产生大气上升气流的系统，其包括高功率微波束的源，其中，所述高功率微波束竖直地设置以产生包括大气上升气流的大气对流单体。
14.根据权利要求13所述的系统，还包括陆地太阳能发电站，所述陆地太阳能发电站包括有利于捕集太阳热的温室顶篷，其中，所述大气上升气流由所述陆地太阳能发电站上方的空气入流补充。
15.根据权利要求13所述的系统，其中所述高功率微波束设置成对在烟囱上方的上升气流进行促进。
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