太阳能能量流密度及其限制条件

太阳能捕获的主要限制条件在于其能量密度小，特别是当全年平均下来的时候。以色列的太阳能流密度约为220W/m²，仅为太阳常数（1368W/m²）的16％。在中欧，只有以色列的一半。因此，能量消耗和附带的能量吸收成本是头等的重要。

藻类池和太阳电池板相比，吸收的能量流密度要低得多，为3％～5％。但吸收体的能量消耗是：池塘比硅片少100倍。

太阳能被藻类吸收后，以化学能的形式利用水流集中起来，效果远优于利用一个光学集中器。一个抛物面凹面镜的集中系数约为500，这意味着每个焦点的平均能量密度大约是500×220＝110kW/m²。

从藻塘到处理加工过程的管道里的能量流约为

α×ρ×W_w×H_v＝0.001×1000×1×19.106＝19000kW/m²（8-6）式中，水中的生物质的质量分数α＝0.001；密度ρ＝1000kg/m³；水流速度W_w＝1m/s；生物质干重热值H_v＝19MJ/kg。

显然，管内能流密度比光学集中器的焦点上的多上百倍。这种形式被称为水动力集中。这就意味着后续的能源转换设备的尺寸会更小。这比大尺寸的太阳能吸收器更重要（费用低廉的池塘或离岸风力涡轮机下的浅海）。

让我们评估一下海藻所蕴含的能量能将1t水送到什么高度H和可能使之达到什么速度W_w。取水中的燃料分离效率为0.9，循环效率为0.5，水泵效率为0.8，干重(www.xing528.com)

热值H_v＝19kJ/g，浓度为0.001。由简单的关系式：M·g·h＝η_m·H_v（8-7）

我们有H＝0.9×0.5×0.8×0.001×19000000/9.81＝697m

根据动能为M×W²_w/2，有M·W²_w/2＝η_m·H_v（8-8）

和

这些数字表明，即使是水中生物质的一小部分能量，也足以将水提升到最高的水坝高度或产生相当高的流速。适当的调节池塘的循环水量，以给海藻足够的生长时间是很重要的。