海洋中蕴含着的巨大的能量已越来越广泛地被人们认识和利用。辽阔的海洋是一个巨大的“储热库”,太阳辐射到地球表面的大部分热能,都被约占地球表面积的71%的海水吸收。但是海水的温度随着海洋深度的增加而降低。这是因为太阳辐射无法透射到400米以下的海水,海洋表层的海水与500米深处的海水温度差可达20℃以上。
海洋中上下层水温度的差异,蕴藏着一定的能量,叫做海水温差能,或海洋热能。利用这种温差可将海洋热能转换成电能加以利用,这种发电方式叫海水温差发电。
法国物理学家古劳德在古巴一处海域从事海水温差发电的研究,并为之做了很多实验。在历经了多次失败之后,他终于用海洋温差能发出了功率为22千瓦的电。这是一个科学的突破。对于这一突破,很多科学家都表现得异常兴奋,纷纷投入到这一研究中来。 1961年,法国在西非海岸建成两座3500千瓦的海水温差发电站。美国和瑞典于1979年在夏威夷群岛上共同建成装机容量为1000千瓦的海水温差发电站。美国还计划在21世纪初建成一座100万千瓦的海水温差发电装置,以及利用墨西哥湾暖流的热能在东部沿海建立500座海洋热能发电站,发电能力达2亿千瓦。
怎样用海水温差发电呢?
在美国凯路亚科纳实验电路里,用13根白色塑料管道,把吸收了太阳热能的表层海水,注入一个压力很低的容器里,由于低压下水的沸点极低而沸腾为水蒸气。用这些蒸气去推动汽轮发电机,就能够发出电来。用过的蒸气被送入管道,利用深层海水使它冷却,凝固成淡化水。优点是不受多变的潮汐和海浪的影响,不消耗任何燃料,也不会污染环境,不但可以发电,而且每天还能够得到大量的淡水。这种技术专业称之为开放式循环系统。
另一种利用海水温差发电的办法,是抽取表层温度较高的海水,使热交换机内的低沸点液体(例如氨)沸腾为蒸气,然后推动汽轮发电机发电,再将其导入另一热交换机,使用深层海水将其冷却,如此完成一个循环。这种技术专业称之为封闭式循环系统,目前来说,此项技术较成熟。 还有一种方法是混合式循环,它兼具开放式循环与封闭式循环两者的特性。开始时类似开放式循环,将温暖的海面水引进真空容器使其闪蒸成蒸气,蒸气再进入氨的蒸发器,使工作流体(氨)气化来转动汽轮发电机发电,如同封闭式循环一般。
进行海水温差发电的最佳之地就是海水温差大的热带海洋。热带地区阳光强烈,海水里储存的太阳能最多,表层和深层的海水温差也最大。我国西沙群岛海域,在5月份测得表层海水水温有30℃,但1000米深处的冷海水只有5℃,这样的海水温差就很适合发电。
6000万平方千米的热带海洋一天吸收的太阳能,就相当于2500亿桶石油燃烧时释放出的热量。海洋每年吸收的太阳能相当于37万亿千瓦时,约为人类目前用电量的4000倍。如此诱人的能量,去开发这一领域是人类责无旁贷的大事。利用海水温差发电如今还有许多技术难关需要突破,例如最为关键的技术就是冷水管,首先,它必须深入海平面下约1000米的深处,第二,它的管径必须够大,才能引入较多海水确保发电效率。
在未来的某一天,当人们的智慧将技术一一突破,降低了发电成本,建立实用性的大型发电站将有更广阔的发展前景。 |
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