6月8日是世界海洋日。在經(jīng)濟、社會、科技高度發(fā)展的今天，海洋資源對于人們生活的重要性日益凸顯。

 

　　說到海洋資源，人們最容易想到的是海洋中的漁業(yè)、礦產(chǎn)資源以及石油、可燃冰等生物能源。殊不知，波濤洶涌的大海本身，就是一個巨大的能源庫。

 

　　所謂海洋能，狹義地來說是指海水本身所蘊涵的能量，這是一種幾乎無窮無盡的可再生能源，通常包括潮汐能、波浪能、海流能、溫差能和鹽差能5種。

 

　　潮汐能 最現(xiàn)實的海洋能利用

 

　　潮汐現(xiàn)象起因于地球、月亮和太陽相對的天體運動。潮汐發(fā)電是利用海水潮漲潮落的勢能發(fā)電。潮汐能主要集中在狹窄的淺海、港灣和海峽，例如在加拿大芬地灣，潮差可達16米以上，在英國的塞墳河口和法國的朗斯河口，最大潮差可達15.2米和13.5米，我國的錢塘江最大潮差也有9米。

 

　　人類利用潮汐發(fā)電已有近百年的歷史，潮汐發(fā)電是海洋能利用中最現(xiàn)實、技術(shù)最成熟也是規(guī)模最大的一種。

 

　　最常見的利用潮汐發(fā)電的方法是，在適當?shù)牡攸c建造一個大壩，漲潮時，海水從大海流入壩內(nèi)水庫，帶動水輪機旋轉(zhuǎn)發(fā)電;落潮時，海水流向大海，同樣推動水輪機旋轉(zhuǎn)發(fā)電。因此，潮汐發(fā)電所用的水輪機需要在正反兩個方向的水流作用下均能同向旋轉(zhuǎn)。

 

　　中國是世界上建造潮汐電站最多的國家。我國最早的潮汐電站是浙江臨海的汐橋村潮汐電站，早在1959年建成，總?cè)萘?0千瓦。位于浙江樂清灣的江廈潮汐電站，首臺500千瓦機組1980年開始發(fā)電，1985年全部竣工，總裝機容量3200千瓦，是我國最大、世界第三的潮汐電站。

 

　　世界上規(guī)模最大的潮汐電站是法國的朗斯電站，位于法國西北部、流入英法海峽的朗斯河口。電站于1961年動工，在朗斯河口修建了一座長750米的大壩，形成面積22平方公里的水庫。潮位差最大值為13.5米，平均值為8.5米，調(diào)節(jié)庫容1.84億立方米。1966年8月首臺機組發(fā)電，迄今仍為世界最大的潮汐發(fā)電站。

 

　　波浪能 發(fā)明家的樂園

 

　　大海波濤萬頃，巨浪滔天。海洋中蘊藏著極其巨大的能量。據(jù)測算，海浪的沖擊力每平方米達20至30噸，大的達60噸。巨大的海浪能把十幾噸重的巖石拋到20米高處，也可把萬噸巨輪推到岸上去。據(jù)科學家推算，地球上海洋波浪蘊藏的電能高達90萬億千瓦。

 

　　海浪是由風對海水的摩擦和推壓引起的，因此，海浪發(fā)電實際上也是風能的另一種形式。波浪能的利用被稱為“發(fā)明家的樂園”，現(xiàn)在全世界波浪能利用的機械設計數(shù)以千計，獲得專利證書的也達數(shù)百件。英國把波浪發(fā)電研究放在新能源開發(fā)的首位，以投資多、技術(shù)領先而著稱。

 

　　波浪發(fā)電的裝置主要有漂浮式和固定式兩種。舉例來說，一種漂浮在海上名為Pelamis的波浪能發(fā)電裝置，酷似一條海蛇，其工作原理是將金屬海蛇的嘴垂直于海浪方向，其關節(jié)依靠海浪推動相互鉸接的金屬圓筒，像海蛇一樣隨著海浪上下起伏;鉸接處的上下運動與側(cè)向運動的勢能將推動金屬圓筒內(nèi)的液壓活塞作往復運動，從而使高壓油驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電。

 

　　20世紀70年代初，受石油危機影響，英國、日本、挪威等波浪能豐富的國家開始了波浪發(fā)電的開發(fā)研究。目前，一些實用性的波浪發(fā)電裝置往往應用于航標燈和燈塔。

 

　　海流能 人稱“水下風車”

 

　　海流，亦稱洋流，指的是海洋中海水沿著一定方向，速度穩(wěn)定的大規(guī)模運動，它是在風、海水的熱對流、鹽度差、地球自轉(zhuǎn)的偏轉(zhuǎn)力等許多因素在特定的時間與空間內(nèi)的綜合作用下形成的。

 

　　海流發(fā)電是利用海洋中部分海水沿一定方向流動的海流和潮流的動能發(fā)電。海流發(fā)電裝置的基本形式與風力發(fā)電裝置類似，故又稱為“水下風車”。

 

　　由于海流距離海岸較遠，海流發(fā)電存在一系列的關鍵技術(shù)問題難以解決，因此全世界均無大規(guī)模海流發(fā)電的成效。加拿大于1979年首先研制成由4個對稱翼型直葉片構(gòu)成的立軸水輪機，通過海流帶動發(fā)電機旋轉(zhuǎn)發(fā)電。直到今天，這方面的技術(shù)發(fā)展仍十分有限。

 

　　溫差能 熱帶亞熱帶海域最豐富

 

　　海洋表面和海洋深處的海水之間，溫度相差很大，這種溫度差中蘊藏的能量叫“溫差能”。海水的熱傳導率低，表層的熱量難以傳到深層，許多熱帶或亞熱帶海域終年形成20℃以上的垂直溫差，利用此溫差可實現(xiàn)熱力循環(huán)來發(fā)電。

 

　　利用不同水層的溫度差別，將表面海水視為高溫熱源，而將深層海水視為低溫熱源，用熱機組成熱力循環(huán)系統(tǒng)，不斷地將冷凍劑蒸發(fā)和冷卻便可以使渦輪機轉(zhuǎn)動并發(fā)電。如同電廠廢熱發(fā)電、地熱熱水發(fā)電、高山-低谷溫差發(fā)電和其他廢熱發(fā)電技術(shù)一樣，海洋溫差發(fā)電也屬于低溫差發(fā)電技術(shù)的范疇。

 

　　首次提出利用海水溫差發(fā)電設想的是法國物理學家阿松瓦爾。在1926年，阿松瓦爾的學生克勞德試驗海水溫差發(fā)電成功。1930年，克勞德在古巴海濱建造了世界上第一座海水溫差發(fā)電站，功率達到10千瓦。

 

　　據(jù)估計，全球溫差發(fā)電的可利用功率在20億千瓦左右，我國可利用的溫差能為1.5億千瓦。

 

　　鹽差能 淡水向鹽水滲透形成能量

 

　　江河入?？谑堑拖趟唤绲牡胤剑宣}離子的濃度差異也是可以用來發(fā)電的一種能量。鹽差發(fā)電一般用半透膜隔開淡水和咸水，在鹽離子濃度差異的驅(qū)動下，淡水可不斷向鹽水滲透而產(chǎn)生水流，從而可以驅(qū)動渦輪機發(fā)電。

 

　　據(jù)估計，全球“鹽差能”達300億千瓦，可利用的能量約為26億千瓦。鹽差能的研究以美國、以色列的研究為先，中國、瑞典和日本等也開展了一些研究。但總體上，鹽差能研究還處于實驗室試驗水平，離實際應用還有較長的路程。

 

　　海洋能的優(yōu)勢和劣勢

 

　　海洋能的優(yōu)點十分明顯。它是一種可再生能源，而且這種再生過程十分迅速、短暫，因此可以說，這種能源是無窮無盡的。

 

　　海洋能源不必像石油、天然氣、煤、鈾等，需要一個物理或化學的二次轉(zhuǎn)換過程來產(chǎn)生功能。因而也沒有伴隨著這一過程而來的能量損耗和廢物排放，所以這是一種潔凈的能源，它既不會污染大氣，也不會帶來溫室效應。

 

　　然而，海洋能雖然有著許許多多的好處，但它的利用也是十分困難的。

 

　　海洋能總量巨大，可面對海洋這個巨大水體，人們的活動能力(人力、財力、物力)相對說來極其渺小。而且，大尺度液體流動幾乎總是“湍流”——具有不穩(wěn)定和不規(guī)則的特性，海洋也不例外，所以，這一能源的獲取是非常困難的。也就是說，獲取海洋能所需的費用很高，風險較大。實際上，海洋能一直“身價”昂貴，堪稱地球上最昂貴的一種能源形式。

 

　　海洋能源在空間上的存在也是不可移動的，它不可能像其他載能體一樣，按人類希望的時間或空間來進行主觀布局，海洋自然能量的獲取只可在水介質(zhì)及沿岸的立體空間內(nèi)進行。如果不及時解決二次轉(zhuǎn)換能源的貯運技術(shù)，那么，海洋能源的利用也是極為困難的。

 

　　隨著科學技術(shù)的發(fā)展進步，海洋能利用的障礙也在一點點被克服。近年來，關于海洋能利用的研究和試驗熱度也在不斷增加。有人說，海洋能將是21世紀的能源，我們期待這樣的預言能夠真正實現(xiàn)。