海洋溫差能

出自 MBA智库百科(https://wiki.mbalib.com/)

海洋溫差能(Ocean Thermal Energy)

　　海洋溫差能是指以表、深層海水的溫度差的形式所儲存的海洋熱能，其能量的主要來源是蘊藏在海洋中的太陽輻射能。海洋溫差能儲量巨大，占地球錶面積71％的海洋是地球上最大的太陽能存儲裝置，體積為6.0×107km³的熱帶海洋的海水每天吸收的能量相當於2．45×1011桶原油的熱量。按照現有技術水平，可以轉化為電力的海洋溫差能大約為10 000TWh/a，在多種海洋能資源中，其資源儲量僅次於波浪能，位於第二。

　　海洋溫差能的主要用途是發電，即利用海水錶層與深層的溫差進行發電。利用海洋溫差發電的概念，最早於1881年由法國物理學家雅克·德·阿松瓦爾在《太陽海洋能》一文中提出。1930年在古巴海邊建成22千瓦的實驗裝置；1935年克勞德在巴西海域建成了萬噸浮動型發電裝置，由於天氣原因，遭到風浪破壞；1956年在西非建成海水溫差發電站，但由於投資太大，從未成功運行；1977年，美國修建了世界上第一個閉式迴圈的小型海洋熱能轉換機組，簡稱OTEC，該裝置是當今開發利用海水溫差發電技術的典型代表。1999年11月，日本和印度聯合進行的1000千瓦海洋溫差發電試驗成功，推動了該技術的實用化。OTEC發電設備主要有陸基結構和漂浮結構兩種，包括陸架塔和其他相關的海岸工程。投資者優先考慮的是浮動型結構，建於近岸，可以將能量由水下管道輸送到海岸，為人們生產、生活提供便利。

　　一個多世紀以來，美國、日本和法國等國家，對海水溫差能的開發利用進行了廣泛研究，取得了豐碩成果，已從小型試驗研究，向大型商用化方向發展。目前，全球已建成的海水溫差能發電站有8座。其中，1990年日本在鹿兒島縣的和泊鎮建成的1000千瓦海水溫差能發電站，是世界上最大的實用型海水溫差發電系統。我國從20世紀80年代初開始在廣州、青島和天津等開展溫差發電研究，1986年廣州研製完成開式溫差能轉換試驗模擬裝置，1989年又完成了霧滴提升迴圈試驗研究。總體來說，對於溫差能發電的利用目前仍處於研究階段。

　　雖然海洋熱能開發的困難和投資都很大，但是由於它儲量巨大，發電過程中不占用土地、不消耗燃料、不會枯竭，因此實現海洋溫差能源的綜合利用，是開發利用海洋溫差能的發展趨勢。於是，在常規能源日益耗減的嚴峻形勢下，世界各國投入大量人力和資金，積極進行探索和研究。目前在印度洋、加勒比海地區、南太平洋、夏威夷海域都較好地應用了溫差能發電技術，取得了較大進展。除發電外，海洋溫差能利用的主要途徑還有：

　　(一)海水淡化

　　海水淡化與利用OTEC發電同等重要，尤其是對淡水和電力都匱乏的地區來說，這些資源都非常珍貴，如南太平洋的一些島嶼，利用OTEC進行海水淡化比其他方法(反滲透法等)成本要小很多。舉個例子，聯合國環境規劃署的“地中海行動計劃”中指出，淡水短缺具有地域性特點，如馬爾他，每年要接待約100萬游客，乾旱季節的淡水供應嚴重不足，因此這種海水淡化技術的需求量非常大，市場前景很廣闊。

　　(二)發展養殖業和熱帶農業

　　深海水中氮、磷、硅等營養鹽十分豐富，而且無污染，對海洋生物沒有危害，這種海水的上涌，如同某些高生產力海洋環境中的上升流，營養豐富，可以提高海洋種植場的生產力，有利於海水養殖。

　　(三)在海島上的利用

　　對於海島來說，OTEC在很多方面都對中小島(SIDS)的可持續發展起到了推動作用。海洋溫差能為這些島嶼提供廉價的、取之不盡、用之不竭的能源，節省運送燃料的費用，通過海水淡化為島上的生活和生產提供大量的淡水，保證人們的飲水安全，合理開發利用能源，緩解環境壓力。夏威夷從20世紀70年代起在自然能源實驗室(NELHA)進行了OTEC的實驗。1979年美國投資300萬美元在夏威夷海域建成全球第一座閉路迴圈的海水溫差能發電站，發電機組的額定功率為53．6千瓦；2006年，美國的一家公司計劃在夏威夷建造一個1000千瓦的OTEC發電站，是世界上最大的海洋熱能轉換系統之一。

　　總之，由於存在巨大的、多樣的資源基礎，國內外開發者提出多種設計思想和方案，將海水淡化、養殖、發電等多種用途有機結合，實現綜合利用的目標。地理適宜性、能源需求、發展經濟、保護環境等很多方面都對OTEC的發展提供了良好的契機，其市場前景十分廣闊。