多樣的海洋能源

浩瀚的大海占據(jù)了70%的地球表面。人類在對陸地能源進(jìn)行了數(shù)百年的挖掘之后，解決能源供給的未來必然會(huì)將目標(biāo)放到遼闊的海洋上。大海里不僅有豐富的煤炭、石油這些礦產(chǎn)資源，更有真正意義上取之不盡，用之不竭的海洋能源。它既不同于海底所儲(chǔ)存的煤、石油、天然氣等海底能源資源，也不同于溶于水中的鈾、鎂、鋰、重水等化學(xué)能源資源。

它有自己獨(dú)特的方式與形態(tài)，就是用潮汐、波浪、海流、溫度差、鹽度差等方式表達(dá)的動(dòng)能、勢能、熱能、物理化學(xué)能等能源。在能源日趨緊張的今天，人們已經(jīng)開始為未來開發(fā)海洋能源進(jìn)行了技術(shù)儲(chǔ)備。

波浪能

在海洋上，波浪中再大的巨輪也只能像一個(gè)小木片那樣上下漂蕩。大浪可以傾覆巨輪，也可以把巨輪折斷或扭曲。由此可以想象整個(gè)海洋的波浪所具有的能量該是多么驚人。

海洋波浪能發(fā)電付諸實(shí)用的是氣動(dòng)式波力裝置。道理很簡單，就是利用波浪上下起伏的力量，通過壓縮空氣，推動(dòng)汲筒中的活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)而做功。

60年代，日本研制成功用于航標(biāo)燈浮體上的氣動(dòng)式波力發(fā)電裝置。此種裝置已經(jīng)投入批量生產(chǎn)，產(chǎn)品額定功率從60瓦到500瓦不等。產(chǎn)品除日本自用外，還出口，成為僅有的少數(shù)商品化波能裝備之一。

有關(guān)專家估計(jì)，用于海上航標(biāo)和孤島供電的波浪發(fā)電設(shè)備有數(shù)十億美元的市場需求。這一估計(jì)大大促進(jìn)了波力發(fā)電的研究。

潮汐能

潮汐現(xiàn)象來自于月球引力的變化。潮汐導(dǎo)致海水平面周期性地升降，給利用其發(fā)電帶來了可能。

世界上潮差的較大值約為13—15m，但一般說來，平均潮差在3m以上就有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。潮汐能是因地而異的，不同的地區(qū)常常有不同的潮汐系統(tǒng)，他們都是從深海潮波獲取能量，但具有各自獨(dú)特的特征。

潮汐發(fā)電有以下三種形式：

單庫單向電站：即只用一個(gè)水庫，僅在漲潮（或落潮）時(shí)發(fā)電。

單庫雙向電站：用一個(gè)水庫，但是漲潮與落潮時(shí)均可發(fā)電，只是在平潮時(shí)不能發(fā)電。

雙庫雙向電站：它是用二個(gè)相鄰的水庫，使一個(gè)水庫在漲潮時(shí)進(jìn)水，另一個(gè)水庫在落潮時(shí)放水，這樣前一個(gè)水庫的水位總比后一個(gè)水庫的水位高，故前者稱為上水庫，后者稱為下水庫。水輪發(fā)電機(jī)組放在兩水庫之間的隔壩內(nèi)，兩水庫始終保持著水位差，故可以全天發(fā)電。

潮汐發(fā)電需要的條件較為苛刻，潮汐的幅度必須大，至少要有幾米。其次，海岸的地形必須能儲(chǔ)蓄大量海水，并可進(jìn)行土建工程。

20世紀(jì)初，歐、美一些國家開始研究潮汐發(fā)電。第一座具有商業(yè)實(shí)用價(jià)值的潮汐電站是1967年建成的法國郎斯電站。該電站位于法國圣馬洛灣郎斯河口。郎斯河口最大潮差13.4米，平均潮差8米。一道750米長的大壩橫跨郎斯河。壩上是通行車輛的公路橋，壩下設(shè)置船閘、泄水閘和發(fā)電機(jī)房。郎斯潮汐電站機(jī)房中安裝有24臺雙向渦輪發(fā)電機(jī)，漲潮、落潮都能發(fā)電。總裝機(jī)容量24萬千瓦，年發(fā)電量5億多度，輸入國家電網(wǎng)。

隨著時(shí)間的推移，世界上適于建設(shè)潮汐電站的20幾處地方，都在研究、設(shè)計(jì)建設(shè)潮汐電站。隨著技術(shù)進(jìn)步，潮汐發(fā)電成本的不斷降低，進(jìn)入2l世紀(jì)，將不斷會(huì)有大型現(xiàn)代潮汐電站建成使用。

中國早在20世紀(jì)50年代就已開始利用潮汐能，尚在運(yùn)行的潮汐電站還有近10座。最大的潮汐電站是浙江樂清灣的江廈潮汐電站，裝機(jī)3200KW。是亞洲最大的潮汐電站。

溫差能

溫差能：又稱海洋熱能。利用海洋中受太陽能加熱的暖和的表層水與較冷的深層水之間的溫差進(jìn)行發(fā)電而獲得的能量。在南北緯30度之間的大部分海面，表層和深層海水之間的溫差在20度左右；如果在南、北緯20度海面上，每隔15公里建造一個(gè)海洋溫差發(fā)電裝置，理論上最大發(fā)電能力估計(jì)為500億KW。

1930年Claude在古巴的近海，首次利用海洋溫度差能量發(fā)電成功，但是，由于發(fā)電系統(tǒng)的水泵等所耗電力比其所發(fā)出的電力更大，結(jié)果純發(fā)電量為負(fù)值。然而人們并沒有泄氣。1979年，夏威夷的MINI-OTEC發(fā)電系統(tǒng)第一次發(fā)出了15kW的凈發(fā)電容量。從技術(shù)上實(shí)現(xiàn)了溫差能發(fā)電的可能。

鹽差能

海洋鹽差能發(fā)電的設(shè)想是1939年由美國人首先提出的。鹽差能發(fā)電的原理是：其基本方式是將不同鹽濃度的海水之間的化學(xué)電位差能轉(zhuǎn)換成水的勢能，再利用水輪機(jī)發(fā)電，具體主要有滲透壓式、蒸汽壓式和機(jī)械化學(xué)式等，其中滲透壓式方案最受重視。

實(shí)際上開發(fā)利用鹽度差能資源的難度很大。為了保障海水鹽度梯度，需要不斷地往水池中加入鹽水。如果不斷進(jìn)行，水池水面會(huì)高出海平面數(shù)百米。這樣就需要高功率的水泵，耗能巨大且不經(jīng)濟(jì)。而蒸汽壓力法：使水蒸發(fā)并在鹽水中冷凝，利用蒸氣氣流使渦輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，則太消耗淡水，在戰(zhàn)略上不可取。

目前對于鹽差能發(fā)電的具體模式，還在探索之中。