海底大风车

周期性的潮起潮落 ，大海里蕴藏着巨大能量。

深达数十米的海底，神奇的大风车，将带给人们什么样的惊喜？

2011年5月的一天，在山东省威海市的一个码头，一行数人正准备乘船出海。尽管海上雾蒙蒙的，但对他们而言，已算是不错的天气。（图1）

王大政（哈尔滨工业大学教授）：今天天气很好，没有风浪，如果天气恶劣，风狂浪大，行程就很艰难。

貌似平静的大海其实喜怒无常，在台风或海啸怂恿下，它会显得非常狂躁，那时一切变得非常可怕。

于华明（中国海洋大学博士）：船晃得有二、三十度。海面掀起白色的巨浪。船舱里凳子、椅子、桌子，大部分都翻倒了。

尽管如此，他们已在不同海域开展工作一年之久。两人小心翼翼地将一种仪器放入海中，没过多久，就得到一些反馈数据。

于华明：我们把探测器放到不同深度测量每一层海洋，显示器则记录、显示出各层海流的大小和方向。（图2）

王大政：需要大量海上测试工作，从中得到至少一年的水文资料，绘出它的潮汐流分布图。

除此之外，更多精密测量仪器也被派上用场，它们甚至能够在无人值守的情况下，在深达数十米的海底自动进行长时间、高分辨率的观测。

于华明：在观测一个月或者两个月之后，对仪器进行回收，数据已保存其中。通过电脑跟仪器相连，把数据回收到库中，进行数据的处理和分析。（图3）

在进行了认真、紧张作业后，一行人又要赶往下一个观测站点，他们正在进行的究竟是一项什么工作呢？

对于每一个在海边出生和长大的孩子来说，大海从小就是生活中不可或缺的一部分，于华明是他们中的一个。高中毕业后，于华明报考了离家不远的中国海洋大学，对熟悉的海洋开始了科学的学习。

海洋是生命的摇篮，它为地球上生命的诞生、进化和繁衍提供了条件，而人类的文明和进步同样和海洋息息相关。随着地球上能源的枯竭和科学技术的进步，人们已经不满足于仅从海洋中获取食物，也开始对它蕴藏的巨大能量产生兴趣。

鲍献文（中国海洋大学海洋环境学院副院长）：海洋每天都有涨潮、落潮的过程，是什么引起海水大面积来回这样运动呢？归根结蒂可以追溯到万有引力。

由于受到月球、太阳等天体引力的作用，地球上的海水会出现周期性的潮汐现象：到了一定时间，海水就会逐渐上涨，从而达到高潮；而过后一段时间，上涨的海水又会自行退去，从而出现低潮，如此循环重复、永不停息。早在上世纪六、七十年代，在一些潮差较高的海域，人们利用较窄的湾口等有利地形修建拦海堤坝，当涨潮时，海水进入库区蓄积，在落潮时就能够利用水轮发电机组进行发电。

鲍献文：江夏潮汐电站、白沙口潮汐电站，一直在正常工作。我国潮汐电站从工程建设到发电机组生产，都有比较好的基础。

但是，潮汐能发电有明显局限，除了在海里修建堤坝费用太高外，长时间使用会引起泥沙淤积，从而减少库容。更重要的是，由于只能在每天固定的潮时发电，除非出现大潮，否则发电功率并不高，带来的直接经济效益也不明显。

图1 一行人准备出海

图2 显示器记录、显示测量数据

图3 接收数据入库供日后分析处理

人类对于能源的开发利用，是从比较简单到比较复杂的过程。煤、石油、天然气都易利用，因此被大量开采、大量使用。以至于到今天人们突然发现，这些资源接近用完。而对于像风能、太阳能、海洋能，明知它就在眼前，但是技术上非常难。采用现代技术把它利用起来，是一个由简到难的过程。虽然潮汐能在上世纪七十年代以后，逐渐淡出能源领域，但人们还在想办法，好利用海洋蕴藏的无尽能量。

在中国海洋大学度过七年时光后，于华明到德国汉堡大学攻读博士学位。国外的先进理念，让他受益匪浅。

于华明：新能源战略已经作为德国一个非常重要的战略。它希望到2020年可再生能源达到百分之十五的比例，2050年达到百分之二十以上的比例，这已经在发展战略中明确提出。

全球能源枯竭已是非常严峻的现实。据统计，仅2009年全世界就消耗石油38.8亿吨，天然气2.94万亿立方米，煤炭65.6亿吨。这些宝贵的天然资源不仅不能再生，消耗时还会产生大量二氧化碳，而海洋能则不存在这些问题。

鲍献文：它有自己独具的优点，一个它是可再生能，也就是说一直可以利用，取之不尽，用之不竭。再一个它是清洁能源或者低碳能源的利用形式。

海洋面积约占地球表面积的百分之七十一。专家认为，海洋能的总量大大超过陆地的可再生能源。更关键的是，全球的经济发达区和电能消耗几乎都集中在沿海地区。海洋能的开发不仅便于输电，也能减少输电损失。2010年，于华明回到中国海洋大学任教，他也逐渐找到自己的发展方向。

于华明：我觉得学理科的人，应该与工科与社会需求更好结合起来。将这种背景知识，应用在开发海洋的实际中。

一天，在威海市郊区的一条沿海公路旁，出现两个人的身影。王大政在于华明的邀请下，两人专门对海边的风能发电进行考察。（图4）

王大政：我国引进风能技术比较早，也比较多。在威海成山头海边有大量风能，应用效果也不错。

作为一种可再生的清洁能源，风能越来越受到世界各国青睐。近年来，海上风能成了重中之重。2010年6月，经过四年的筹备、施工和安装，我国也是亚洲的第一个大型海上风电项目——上海东海大桥十万千瓦海上风电场开始并网发电，34台3兆瓦的大风车面朝大海迎风取电，开启了我国在海上索取风电的新纪元。（图5）

于华明：海上风能，是市场化逐渐成熟的一个领域。在学习过程中，我们对海上风能的发展也非常关注，进行了相关研究。

但这些巨大的风车并不是两人最终的目标，他们真实的想法，听起来让人有些不可思议。

于华明：只是介质不同，只是把风力发电机放在水中，利用水流的特点来发电，我们是学海洋的，希望把成熟的风力发电机技术，在海洋中得到进一步的应用。

他们计划设计一种类似的大风车，只不过它们不是竖立在空中，而是被安放在数十米深的海底，能够带动它们运转并且产生能量的也不再是风能，而是潮流的涌动。