天赐良“源”

最大的“太阳能接收器”

地球是太阳系中唯一存在巨大水量的星体。地球的表面积为5.1亿平方千米，其中海洋的面积为3.67亿平方千米，占整个地球表面积的70.8％，可以说地球是一个水球。浩瀚的海洋蕴藏着巨大的能源，这些能源包括海洋潮汐能、波浪能、温差能、风能等。按资源普查的经验公式计算，在几种海洋能利用中，潮汐能资源可开发总装机容量为2亿兆瓦，波浪能为1.4亿兆瓦，盐差能为12.5亿兆瓦，而海洋温差能可以达到148亿兆瓦。单从数量上来讲，温差能是最大的。所以我们就来介绍一下海洋温差能的具体情况。

海洋不仅是一个水球，而且是世界上最大的太阳能接收器：6000万平方千米的热带海洋平均每天吸收的太阳能就相当于2500亿桶石油所含的热量。吸收太阳热能的海洋表面温度较高，而在一。定深度下的海水温度较低。海洋表面在太阳的照射之下，和长期未受到光线照射的深海产生了温差，一般在热带地区，地层与1000米深处的海水温差可达25℃。由于存在温差，就可以利用海洋表面和海洋深处的温度差来发电，这就是海洋温差发电的概念。

我国是海洋大国，海洋面积300万平方千米，海洋能储量丰富，资源利用潜力巨_人。海洋温差能发电具有无污染、零资源成本等优势，工作过程中还可以产生淡水，对它的开发可以促进海洋经济和海防建设，解决沿海和海岛缺水少电的问题。温差能动力装置系统还可以利用电厂、化工产业中低品位的余热，起到节能减排的作用。

海洋的温差　如何发电?

利用海洋温差产生电力的研究已有120多年的历史，海洋温差发电的概念最早于1881年提出，但是当时世界上大部分科技发达的国家都处于纬度较高的温、寒带地区或者是内陆国，缺乏发展海洋温差发电的基本条件。1926年法国科学家克劳德利用分别装在两个烧瓶里的28℃温水和冰块实现了温差能至电能之间的转换(如图1所示)。工作过程如下：由于真空泵的抽吸作用，会使得图1中温水瓶里的压力下降，成为真空状态，于是温水虽然只有28℃，但它也会产生蒸汽。产生的蒸汽通过喷嘴加速，就可以推动汽轮发电机产生电力，这个试验产生的电力不大，只能使几个灯泡发光，但却已经从原理上说明利用海洋温差发电是完全可能的。

理论上的可行并不代表在工程上就可以立即应用。海洋温差发电直到上世纪70年代全球爆发能源危机时期，在美国夏威夷成功建设了世界上第一座海洋温差发电装置后才得到重视，近年来的研究使它取得了实质性的进展。在热带海洋地区，大约有6000万平方千米的海洋适宜发展温差发电，目前在美、印、日等国都建有海洋温差发电站，海洋热能转换――利用海水温差而产生动力也被认为是最具潜力的能源利用方式之一。

根据热力公式，热机在7～27℃间运作，理论上最大效率为6.7％。与潮汐能或风能不同，海洋中所贮存的热能可连续地利用，因为只要有温差存在，即可抽取能量。而实际上，若温差越大，则工作效率越大，成本越低，因此，海洋温差发电最适合在热带或亚热带地区发展。

海洋温差发电机系统是由蒸发器、涡轮机、发电机、冷凝器等几部分组成。各部分间由很大的管道连接。蒸发器中是一种在13～15℃间即可蒸发的液体物质，向其中导入15～28℃的表层温海水时，工作流体因受温海水加热，而致沸腾，蒸汽经由连接管路送到涡轮机，使其转动。逸出的蒸汽则汇入冷凝器，当向其中导入1～7℃的深层冷海水时，这些蒸汽受冷凝结成液态的工作流体，随由其他装置重新送回蒸发器。这样的操作周而复始地进行，只要表层温海水管与深层冷海水管间存有温差，即能经由上述循环从海水中不断获得电力。

目前美国已建成一座100万千瓦的海水温差发电装置，还计划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。1981年，日本在南太平洋的瑙鲁岛建成了一座100万千瓦的海水温差发电装置，1990年又在鹿儿岛建起了一座兆瓦级的同类电站。目前日本在海洋能开发利用方面十分活跃，专门成立了海洋温差发电研究所，其海洋热能发电系统和热交换器技术领域的研究领先世界。更有报道说，日本研究人员采取在液态氨中混入少量水并使用2个汽轮机的方法来提高发电效率，而他们开发的这套系统能提供满足2000人的日常用电量。

对于海洋温差能的利用存在的不足之处在于，它工作过程中所需换热面积大，导致建设费用较高，并且海水会腐蚀设备，海洋生物也会在机器工作过程中进入设备等等。但是海洋是大自然赠予人类的免费资源――海洋温差能发电对能源的浪费远远低于普通火力发电。当海洋电站离陆地较近时，可考虑直接向陆地上的变电站输送电能：人们还可以利用海水在工作过程中分解出的氢作为燃料，或从浓缩海水中提取铀、重水以及一些稀有金属，送往陆地供核电站使用，同时它几乎不会产生污染物和温室气体，因此对海洋温差能这种清洁能源的利用前景可谓十分广阔。(文章代码：100514)