輻射制冷(Radiative Cooling)是利用部分可以穿透大氣層的特定波長電磁波，將物體的多余熱量以紅外輻射的形式永久地“扔”進宇宙的制冷方式。由于其不耗能、不費電的特點，尤其是近幾年由于納米光學和超材料的研究，實現了在白天太陽直射下仍能將物體降溫，輻射制冷吸引了世界各國科研人員和社會有識人士的廣泛關注。

CSPPLAZA光熱發電網報道：為應對能源和氣候危機，全球正在向可持續能源經濟轉型，而完全清潔且具備基荷屬性的光熱電站也正在成為當前能源大形勢下的重要參與者。

光熱電站需要利用大量反射鏡將陽光集中到吸熱器上，然后通過渦輪機或蒸汽機將太陽能轉化為電能。然而，蒸汽機需要均勻冷卻以保持較高的能量轉換效率。

一般來說，蒸汽機發電項目利用水密集型濕式冷卻技術來分散產生的余熱。但由于蒸發作用該過程會損失大量水，因此需要持續供水。

圖：正在用水清洗的反射鏡

這帶來了一個嚴重的問題——因為大多數光熱發電項目都建在炎熱、干燥、水資源有限的地區。

那么，能否有一種冷卻方案，既可以使電廠的濕式冷卻用水量有效降低，同時讓系統保持較高的能量轉換效率？由華中科技大學楊榮貴教授領導的一個研究小組對此給出了肯定答案。

據發表在2022年2月25日的《儲能與節能》雜志上的一項研究報告顯示，由華中科技大學楊榮貴教授領導的一個研究小組開發了一種結合了輻射冷卻和冷庫的冷卻方法，當該技術與濕式冷卻技術一起使用時，用水量會有效減少，因此該技術可作為采用濕式冷卻光熱電站的補充冷卻技術。

了解該技術更多詳情，可查看如下報道：

【科學前沿】《科學》刊發能源學院楊榮貴團隊輻射制冷技術研究成果

而楊榮貴教授團隊開發的輔助冷卻方法融合了干冷卻和濕冷卻的優點。冷庫輻射冷卻是一種干冷卻方法，它涉及由高度太陽反射材料制成的冷卻器，具有將選擇性紅外波長的熱量直接散熱到深空而不被周圍環境吸收的能力。

當被問及研究背后的動機時，楊榮貴教授表示，“惡劣的環境，以及農業、工業和家庭使用等其他部門對水的需求日益增長，對發電廠的水資源造成嚴重競爭。因此，我們想開發一種技術，既能減少發電廠的濕冷卻耗水量，又能保持理想的熱效率。”

冷庫輻射冷卻是一種干冷卻方法，它涉及由高度太陽反射材料制成的冷卻器，具有將選擇性紅外波長的熱量直接散熱到深空而不被周圍環境吸收的能力。

研究人員在美國莫哈韋太陽能項目等參考光熱電站的蒸發冷卻塔中添加了輻射冷卻系統。為了分析所設計系統的潛力，他們還制作了計算機模型，以監測只在白天使用輻射冷卻系統和日夜使用輻射冷卻系統等不同情景下的節水潛力。同時，研究人員在美國3000多個地區的不同天氣條件下對其冷卻和節水潛力進行了研究。

結果表明，在美國西南部炎熱的地區，如果僅白天采用輻射冷卻技術，每年的用水量可以減少40%到60%；如果輻射系統和冷庫能夠晝夜運轉，年節水潛力可高達65%至85%。

該技術為保持采用濕式冷卻技術光熱電站熱效率的同時降低耗水量提供了一條有效途徑，該項研究所獲得的知識可能有助于為光熱發電項目開發復雜的全天候冷卻系統。

談到該技術的未來應用前景，楊榮貴教授表示：“未來40年，全球發電行業的用水量預計將翻一番。我們的補充冷卻系統設計可以幫助解決位于沙漠和干旱地區缺水地區的發電廠日益增長的用水需求。”

附英文報道鏈接：https://helioscsp.com/cooling-method-for-concentrated-solar-power-plants-saves-water-by-using-radiative-cooling-systems/