海洋温差能

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海洋温差能(Ocean Thermal Energy)

目录

什么是海洋温差能[1]

  海洋温差能是指以表、深层海水的温度差的形式所储存的海洋热能,其能量的主要来源是蕴藏在海洋中的太阳辐射能。海洋温差能储量巨大,占地球表面积71%的海洋是地球上最大的太阳能存储装置,体积为6.0×107km3的热带海洋的海水每天吸收的能量相当于2.45×1011桶原油的热量。按照现有技术水平,可以转化为电力的海洋温差能大约为10 000TWh/a,在多种海洋能资源中,其资源储量仅次于波浪能,位于第二。

海洋温差能利用的发展历程[2]

  海洋温差能的主要用途是发电,即利用海水表层与深层的温差进行发电。利用海洋温差发电的概念,最早于1881年由法国物理学家雅克·德·阿松瓦尔在《太阳海洋能》一文中提出。1930年在古巴海边建成22千瓦的实验装置;1935年克劳德在巴西海域建成了万吨浮动型发电装置,由于天气原因,遭到风浪破坏;1956年在西非建成海水温差发电站,但由于投资太大,从未成功运行;1977年,美国修建了世界上第一个闭式循环的小型海洋热能转换机组,简称OTEC,该装置是当今开发利用海水温差发电技术的典型代表。1999年11月,日本和印度联合进行的1000千瓦海洋温差发电试验成功,推动了该技术的实用化。OTEC发电设备主要有陆基结构和漂浮结构两种,包括陆架塔和其他相关的海岸工程。投资者优先考虑的是浮动型结构,建于近岸,可以将能量由水下管道输送到海岸,为人们生产、生活提供便利。

  一个多世纪以来,美国、日本和法国等国家,对海水温差能的开发利用进行了广泛研究,取得了丰硕成果,已从小型试验研究,向大型商用化方向发展。目前,全球已建成的海水温差能发电站有8座。其中,1990年日本在鹿儿岛县的和泊镇建成的1000千瓦海水温差能发电站,是世界上最大的实用型海水温差发电系统。我国从20世纪80年代初开始在广州、青岛和天津等开展温差发电研究,1986年广州研制完成开式温差能转换试验模拟装置,1989年又完成了雾滴提升循环试验研究。总体来说,对于温差能发电的利用目前仍处于研究阶段。

海洋温差能的利用[2]

  虽然海洋热能开发的困难和投资都很大,但是由于它储量巨大,发电过程中不占用土地、不消耗燃料、不会枯竭,因此实现海洋温差能源的综合利用,是开发利用海洋温差能的发展趋势。于是,在常规能源日益耗减的严峻形势下,世界各国投入大量人力和资金,积极进行探索和研究。目前在印度洋、加勒比海地区、南太平洋、夏威夷海域都较好地应用了温差能发电技术,取得了较大进展。除发电外,海洋温差能利用的主要途径还有:

  (一)海水淡化

  海水淡化与利用OTEC发电同等重要,尤其是对淡水和电力都匮乏的地区来说,这些资源都非常珍贵,如南太平洋的一些岛屿,利用OTEC进行海水淡化比其他方法(反渗透法等)成本要小很多。举个例子,联合国环境规划署的“地中海行动计划”中指出,淡水短缺具有地域性特点,如马耳他,每年要接待约100万游客,干旱季节的淡水供应严重不足,因此这种海水淡化技术的需求量非常大,市场前景很广阔。

  (二)发展养殖业和热带农业

  深海水中氮、磷、硅等营养盐十分丰富,而且无污染,对海洋生物没有危害,这种海水的上涌,如同某些高生产力海洋环境中的上升流,营养丰富,可以提高海洋种植场的生产力,有利于海水养殖。

  (三)在海岛上的利用

  对于海岛来说,OTEC在很多方面都对中小岛(SIDS)的可持续发展起到了推动作用。海洋温差能为这些岛屿提供廉价的、取之不尽、用之不竭的能源,节省运送燃料的费用,通过海水淡化为岛上的生活和生产提供大量的淡水,保证人们的饮水安全,合理开发利用能源,缓解环境压力。夏威夷从20世纪70年代起在自然能源实验室(NELHA)进行了OTEC的实验。1979年美国投资300万美元在夏威夷海域建成全球第一座闭路循环的海水温差能发电站,发电机组的额定功率为53.6千瓦;2006年,美国的一家公司计划在夏威夷建造一个1000千瓦的OTEC发电站,是世界上最大的海洋热能转换系统之一。

  总之,由于存在巨大的、多样的资源基础,国内外开发者提出多种设计思想和方案,将海水淡化、养殖、发电等多种用途有机结合,实现综合利用的目标。地理适宜性、能源需求、发展经济、保护环境等很多方面都对OTEC的发展提供了良好的契机,其市场前景十分广阔。

参考文献

  1. 苏佳纯,曾恒一,肖钢,王建丰,姜家骏.海洋温差能发电技术研究现状及在我国的发展前景[J].中国海上油气,2012(4)
  2. 2.0 2.1 薛桂芳,武文,刘洪滨,宋德海.浅谈海洋温差能及其可持续利用[J].中国海洋大学学报(社会科学版),2008(2)
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