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海洋能源的发掘(第1页)

海洋能源的发掘

浩瀚的大海中,不仅蕴藏着丰富的矿产资源,更有真正意义上取之不尽、用之不竭的海洋能源。它既不同于海底所储存的煤、石油、天然气等海底能源资源,也不同于溶于水中的铀、镁、锂、重水等化学能源资源,它有自己独特的方式与形态,就是用潮汐、波浪、海流、温度差、盐度差等方式表达的动能、势能、热能、物理化学能等能源。直接地说,就是潮汐能、波浪能、海水温差能、海流能及盐度差能等。

这是一种“再生性能源”,永远不会枯竭,也不会造成任何污染。因此,海洋科学家、能源学家和环保专家都对开发海洋能源具有强烈的兴趣。

*海洋能源的种类

海洋能源主要包括潮汐能、波浪能、海洋温差能、海洋盐差能和海流能等。联合国教科文组织曾做过统计,这5种海洋能的总量为766亿千瓦。广义的海洋能源还包括海洋生物质能、海洋表面的太阳能以及海洋上空的风能等。

为实现能源的可持续发展,近年来,许多国家对风能、波浪能和潮汐能等可再生能源纷纷进行尝试,海洋则是获取这些能源的天然场所。

据估测,全球潮汐能有约为30亿千瓦的理论蕴藏量。海洋很少会风平浪静,在这些波浪中都蕴藏着丰富的“波浪能”。然而,我们很难提取海洋中的波浪能,因此仅局限于靠近海岸线的地方有可供利用的波浪能资源。据估计,全世界可开发利用的波浪能达25亿千瓦。

除了潮汐能、波浪能等,海流也可以做出贡献。由于海流遍布大洋,川流不息,纵横交错,所以它们也蕴藏着相当可观的能量。例如墨西哥洋流(世界上最大的暖流),在流经北欧时为1厘米长海岸线上,提供的热量就大约相当于燃烧600吨煤。据估算,世界上可利用的海流能约为0。5亿千瓦,而且技术并不复杂。因此,要海流做出贡献还是有利可图的,不过也存在一定风险。

海洋表面和海洋深处的海水有着很大的温差,这种温差中蕴藏的能量叫“温差能”。全球温差发电的可利用功率据估计在20亿千瓦左右。江河入海口是淡水和咸水交界的地方,水的成和淡也是可以利用来发电的,而且有很多这种能量,全球“盐差能”达300亿千瓦,其中可利用的约为26亿千瓦。

此外,在江河入海口、淡水与海水之间,还有一种鲜为人知的盐度差能。全世界可利用的盐度差能约26亿千瓦,其能量甚至比温差能还要大。盐差能发电原理实际上是利用浓溶液扩散到稀溶液中释放出的能量。

由此可见,只要海水不枯竭,海洋中蕴藏着巨大的能量就生生不息。作为新能源,海洋能源已吸引了越来越多的人们的关注和兴趣。

*对海洋能源的开发与利用

在陆地矿物燃料日趋枯竭和污染严重的情况下,世界上一些主要的海洋国家纷纷将目光投向了海洋,并逐渐加大投入,促进和加快了人类开发、利用海洋的步伐。

在距离苏格兰大陆最北端大约100千米的奥克尼群岛上,英国人首先启动了世界上首家海洋能源试验场——“欧洲海洋能源中心”。奥克尼群岛有着优越的自然条件,岛上最大的风速可达到190千米/时,因此在英国境内发展风能、波浪能和潮汐能最为理想。它将对新型海洋能源技术和设备进行了试验和推广,同时也寄托了科学家和能源界对未来新型能源发展的希望。

英国海洋电力输送公司设计的波浪能转换器首先在该中心进行了试验。该转换器长120米,直径3。5米,重750吨,体积相当于4节火车的车厢。这个红色的转化器在海面上漂浮,远远地看上去就像一条在海洋上浮动的巨龙。有一个学术机构中的数据中心设在岛上,监测能量转换过程中的各种信息,而在数据中心开发商也可以通过与试验床相连接的光缆对其设备的效力进行监督。另外,为了随时对海浪状况进行实时监测,能源中心还设立了气象站和中央监视系统。

随着对波浪能利用技术的逐渐成熟,这一新兴能源正稳步向商业化应用发展,且在降低成本和提高利用效率方面仍有很大的技术潜力。

因为海洋不仅能够为人类提供生存空间、食品、矿物、运输及水资源等,还将在新能源开发上扮演重要角色。科学家们预言,21世纪是海洋的世纪。据估算,全世界海洋能总量约为700多亿千瓦,仅各国尚未利用的潮汐能就要比目前全世界全部的水力发电量大一倍。因此,海洋被称为未来的“能量之源”。

延伸阅读——主要国家海洋能源开发现状

英国:为了鼓励发展包括海洋能源在内的可再生能源,从20世纪70年代以来,就陆续制定了能源多元化的政策。为实现对资源和环境的保护,1992年联合国环境发展大会后,英国进一步加强了对海洋能源的开发利用,把波浪发电研究放在新能源开发的首位,曾因投资多而且技术领先,并在苏格兰西海岸兴建了一座固定式波力电站,装机容量2万千瓦。英国在潮汐能开发利用方面,也进行了大规模的可行性研究和前期开发研究,已具有建造各种规模潮汐电站的技术力量和市场应用前景。

美国:美国政府制定各种优惠政策,把促进可再生能源的发展作为国家能源政策的基石,增加投资力度。目前美国经过长期发展,已成为世界上开发利用可再生能源最多的国家,其中尤为重视海洋发电技术的研究。1979年,美国在夏威夷岛西部沿岸海域建成一座称为温差发电站。

日本:在海洋能开发利用方面日本也十分活跃,从事波浪能技术研究的科技单位就有十多个。它还成立了海洋温差发电技术研究所,在海洋热能发电系统和换热器技术上已领先美国。

法国:法国在1966年就投巨资建造了世界最大的朗斯潮汐发电站(至今仍是),采用灯泡贯流式水轮发电机,装机容量为24万千瓦,年发电量约为5。5亿千瓦时。朗斯潮汐电站至今正常运行,并有着良好的效益。

加拿大:加拿大在1984年建成了装机容量为1。9万千瓦的安纳波利斯潮汐试验电站,采用新型全贯流式水轮发电机组,减少投资20%,取得良好的经济效益,并证明了在芬迪湾站坎伯和科别库依德建设大型潮汐电站是可行的。

俄罗斯:前苏联在1968年建成了基斯洛试验潮汐电站,装机容量400千瓦。采用浮运预制沉箱法施工获得成功,节约了资金和工期。

印度:在对海洋能源的开发利用上,印度也逐渐加大投入,印度1994年引入了美国技术,在泰米尔纳德邦近海投资5亿美元,建设了一座10万千瓦的海洋温差发电装置。

印尼:印尼于1988年在挪威的帮助下,在巴厘岛建造了一座1500千瓦的波力电站,并制定了一个发电计划——建造数百座波力电站并联网。

有数字显示,目前有139座潮汐电站在13个国家运行、在建、设计、研究及拟建。其中,英、加、俄、印、韩等在规划设计和进行技术经济论证的10多座潮汐电站,都是10~100万千瓦级的大型电站,其中一些计划电站总装机容量超过1000万千瓦。据预测,到2020年,在英、加、俄、印等国将会有100万千瓦级的潮汐电站建成。

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