辽阔浩瀚的海洋,不仅使人心旷神怡,而且让人迷恋和陶醉。然而,大海最诱人的地方,是它蕴藏着极为丰富的自然资源和含量巨大的可再生能源——海洋能。
海洋能
海洋能是蕴藏在海洋中的可再生能源,包括潮汐能、波浪能、海流和潮流能、海洋温差能和海洋盐度差能等。潮汐能、海流和潮流能来源于月球和太阳的引力,其他海洋能都来源于太阳辐射能。这五种海洋能在全球的可再生总量约为788亿千瓦,技术上可利用的能量为64亿千瓦。
海洋能的能量密度较小且不稳定,随时间变动大。海洋环境复杂,所以海洋能装置要有抗风暴、抗海水腐蚀、抗海生生物附着的能力。现阶段,海洋能的试验性发电成本较高,尚不能与常规火电、水电竞争。但海洋能总量大,无污染,对生态环境影响小,是一种有开发潜力的可再生能源。
潮汐能
月球引力的变化引起潮汐现象,潮汐导致海平面周期性升降,海水涨落及潮水流动所产生的能量就是潮汐能。潮汐能是以势能形态出现的海洋能,具体指海水潮涨和潮落形成的势能。
海洋的潮汐中蕴藏着巨大的能量。在涨潮的过程中,汹涌而来的海水具有很大的动能,而随着海水水位的升高,这些巨大的动能就会转化为势能。而在落潮的过程中,海水奔腾而去,水位逐渐降低,势能又转化为动能。潮汐能与潮量和潮差成正比,其主要利用方式是发电。世界上潮差的较大值约为13至15米,但一股说来,平均潮差在3米以上就有实际应用价值。潮汐发电需要借助海湾、河口等有利地形,建筑水堤,形成水库,进而建造水电站,通过水轮发电机组进行发电。
波浪能
波浪能是指海洋表面波浪所具有的动能和势能,它是一种密度小、不稳定的能源。(www.xing528.com)
波浪发电是波浪能利用的主要方式。按能量传递形式可将其分为直接机械传动、低压水力传动、高压液压传动、气动传动四种。其中气动传动方式采用空气涡轮波力发电机,把波浪运动压缩空气产生的往复气流能量转换成电能,旋转件不与海水接触,能作高速旋转,因而发展较快。近年来,挪威、日本和苏联都建立了波浪发电站,英国与印度签订了合同,将在印度建造世界上最大的波浪发电站,其发电能力将为5000千瓦。
海流能
海流能是指海水流动所产生的动能,主要是指海底水道和海峡中较为稳定的流动以及由于潮汐导致的有规律的海水流动所产生的能量,是另一种以动能形态出现的海洋能。所谓海流主要是指海底水道和海峡中较为稳定的海水流动以及由于潮汐有规律的海水流动。海流能的能量与流速的平方和流量成正比。相对波浪能而言,海流能的变化要平稳且有规律得多。海流能随潮汐的涨落每天两次改变大小和方向。一般来说,最大流速在2米/秒以上的水道,其海流能均有实际开发的价值。
海流能的利用方式主要是发电,其原理和风力发电相似,几乎任何一个风力发电装置都可以改造成海流能发电装置。但由于海水的密度约为空气的1000倍,且必须放置于水下,故海流发电存在着一系列关键性技术问题,包括安装、维护、电力输送、防腐、海洋环境中的载荷与安全性能等。海流发电装置可以安装固定于海底,也可以安装于浮体的底部,而浮体可通过锚链固定于海上。海流中的透平设计也是一项关键性技术。
海水温差能
我们知道,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度以上。通常,将深度每增加100米的海水温度差,称为温度递减率。一股来说,在100至200米的深度范围内,海水温度递减率最大;深度超过200米后,温度递减率显著减小;深度在1000米以上时,温度递减率则变得很微小。
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。利用海水温差能可以发电,这种发电方式叫海水温差发电。现在新型的海水温差发电装置,是把海水引入太阳能加温池,把海水加热到45至60摄氏度,有时可高达90摄氏度,然后再把温水引进保持真空的蒸发汽锅中进行发电。
用海水温差发电,还可以得到副产品——淡水,所以说它还具有海水淡化功能。一座10万千瓦的海水温差发电站,每天可产生378立方米的淡水,可以用作工业用水和饮用水。另外,由于电站抽取的深层冷海水中含有丰富的营养盐类,因而发电站周围就会成为浮游生物和鱼类群集的场所,可以增加近海捕鱼量。
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