书城科普读物百科知识-科普新课堂:新兴能源
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第31章 海水温差能

海水温差能可以发电?让人觉得有点玄乎,因为,人们以往听说过火力发电、水力发电、甚至原子能发电……发电都需要动力,有了动力才能推动发电机组的运转。

可是,上下层海水之间存在着温度差,这毕竟不是动力啊,怎么能发电呢?

大家知道,太阳辐射给地球带来了大量的热量,占地表面积71%的海洋,无疑是一个巨大的太阳能聚热器和蓄能仓库。

原来,水的热容量很大,具有很高的吸热本领,是有植物覆盖的陆地的11~12倍,泥土的3倍,花岗岩的6倍,空气的3100倍。显然,海水吸收的热量比陆地即便是多得多,水温升高的幅度变化也不会很大。这就是它的“闪光点”。

一般情况下,海洋表层从0~50米水层,温度介于24℃~28℃,在热带以及温带的夏季,可达到30℃左右。500~1000米深处的海水,温度介于4℃~7℃。热水的密度比冷水轻,浮在上面,不会与下面较冷的水混合。1000米深以下的海水接收不到太阳能辐射,它的温度只有4℃,这样,上下层水会形成25%左右的温度差,这些温度中蕴藏着能量。

科学家从热学原理出发,大胆地提出设想:利用海洋层和深层的海水温差来回收太阳能,并用来发电用,也就是利用温差热能变为蒸汽推动汽轮发电机发电,这就是我们所说的温差发电。

经过计算推知,如果一台机器1秒钟吸进1吨水,而且水温自动降低20℃,它所释放出来的热量以4%~6%的效率变成电能,可发出3000千瓦的电力来,这是多么令人振奋的数字啊!

海水温差发电的方法同火力发电的原理是相同的,都是利用了温度差发电。

火力发电用的换热介质是水,水的沸点是100℃。用煤、石油燃烧使水沸腾,变成水蒸汽,用高压水蒸汽推动汽轮机发电。

海水温差发电,因海水温度差只有25℃左右,用水做介质是不行的。科学家通过大量的试验证明,用沸点很低的液体氨和氟里昂做换能介质最佳。将介质密封在管子里,使它在海面与深处(一般800米)之间循环,在上面沸腾,在下面冷凝,循环使用。这样,用沸腾产生的蒸汽推动低压汽轮机发电。

这种发电装置包括:热水、冷水的取水管和排水管,换热器、换热介质环管,汽轮发电机等部分。

美国的夏威夷岛建成的一座4万千瓦的试验温差发电站已工作多年,除发电之外,还用从海底抽上来的冷水在热带养温带的鱼,种植温带果蔬,取得了很大的经济效益。

1990年,日本在鹿儿岛县冲浪部岛的和泊镇建成1000千瓦级海洋热能电站。日本还计划建一座2500千瓦的商用海洋热能电站。

发展实用性强、成本低的海洋温差发电技术,其关键技术是研制出新型的冷水管和热交换器。

现在,这两项技术已被德国、英国和加拿大研制成功。

台湾准备在其东海岸表层与深层年平均温差为20℃~22℃的岸段,建造一座发电量为5兆瓦的温差发电站,计划投资7800~8000万美元。在7~9年内建成投产。该发电站具有发电、灌溉、海水淡化、海水养殖等多种功能,可望取得较好的经济效益。

此外,许多国家的工程技术人员也在积极从事海洋热能发电技术的开发研究。

利用海水温差发电有着煤、石油等天然化石燃料不具备的优点。

首先,利用海水温差发电,一年到头都非常稳定,没有大变化。

其次,不消耗天然的燃料资源,又没有污染,从长远观点看,是比较经济的发电方式。

再次,海水温差发电需把大量的深海冷水抽上来,而这些水含较多的营养成分,有利于浮游生物的增殖,可促进渔业养殖,据介绍,这样可使渔业产量提高20多倍。

展望未来,海水温差发电将扮演着重要的角色。