海洋再生能源是怎样的?
浩瀚无垠的海水,拥有巨大的再生能源。世界海洋能的蕴藏量为750多亿千瓦,其中波浪能占93%,达700多亿千瓦,潮汐能10亿千瓦,温差能20亿千瓦,海流能10亿千瓦,盐差能10亿千瓦。这么巨大的能源资源是目前世界能源总消耗量的数千倍,在条件允许的情况下,只要略加开发,就可以满足人们生产、生活的需要。
浩瀚的大海,不仅蕴藏着丰富矿产资源,更是一个巨大的能源宝库,仅大洋中的波浪、潮汐、海流等动能和海洋温度差能、盐度差能等物理化学能的存储量就非常惊人。
这些海洋能源都是取之不尽,用之不竭的可再生能源。所谓“可再生”,是指它们可以不断得到补充,永不枯竭,不像煤、石油等非再生能源,储量有限,开采一点就少一点。人们可以把这些海洋能以各种手段转换成电能、机械能或其他形式的能,供人类使用,永远不会枯竭,也不会造成任何污染。
潮汐能就是潮汐运动时产生的能量,人们根据潮汐潮流的变化规律,已经编制出各地潮汐与潮流的运动表,并能预测未来各个时间的潮汐大小与潮流强弱。潮汐电站与潮流电站可根据预报表安排发电运行。
波浪能主要是由风的作用引起的海水沿水平方向周期性运动而产生的能量。波浪能既不稳定又无规律,但它所具有的能量也是非常惊人的。由此可见,只要太阳、月球等天体与地球共存,这种能源就会再生,就会取之不尽,用之不竭。因此,海洋能源的开发正受到全世界的关注。
苏联的天文学家卡尔达舍夫曾经设想出了一种文明等级,将宇宙文明划分为7级,而判断一个文明发达与否的关键,就是能源和技术,一个文明拥有的能源越多,就能创造出更多有用的技术。
想象一下,能源无限的世界会是什么样?
首先,所有的电器不再有插头了,无线充电技术得到普及,虽然我们现在也实现无线充电技术,但能量会以电磁波的形式耗散严重,但对于能源无限的世界来说,这点耗散不算什么。
用于充电的电磁感应会充斥整个城市, 汽车 可以在空中飞行,不用加油,地下可能建起了巨大的城市,因为不需要再使用化石燃料,地球环境回到了工业革命之前,到处都是一片美好,这种生活离我们遥远吗?
但当下的我们,可能会面临另一种未来,那就是,严重的环境污染、全球变暖、气候异常。
这都与传统资源的使用脱不开干系。煤炭和石油是远古生物在地层中形成的化石,这种化石的形成过程非常漫长,需要经过几千万年甚至是几亿年,而且它们是不可再生的。
与此同时,我们消耗煤炭和石油的速度还在不断增加,根据美国《油气杂志》发布的2019年全球石油产量和油气储量报告,全球石油剩余探明可采储量大约是2300亿吨。据估计,这些石油大约只够我们地球人在开采47年。
不过随着技术的发展,原先难以开采的陆上深层石油或深海石油,将来也许可以轻松开采了,所以也有观点认为,石油的开采年限应该远远不止47年。
当然,地球也蕴含着可再生、无污染、无碳排放的新能源。
但是,就目前来说,新能源并不能完全取代传统能源。拿水力发电来说,现在,动辄数万吨的水力发电大坝已经阻塞了世界三分之二主要河流,拦截了生态系统运行所必需的营养流,还阻断了鱼类的迁徙路线。除此之外,水电的输出容易受到天气变化的影响,建设成本也很高。
再来看看太阳能发电。
在非洲一片浩瀚的沙海中,有着世界上第一个可以从太空中看到的能源公园,埃及本班太阳能公园,它的占地有37平方公里,总装机量为1800兆瓦,这个功率,完全超过了当初切尔诺贝利核电站的反应堆功率,在不少埃及人看来,这座太阳能公园将在本国的能源转型中发挥“大作用”。
要知道,埃及国内超过90%以上的电力供应都来自传统的发电模式,但发电的成本一直在增加,为此,太阳能资源丰富的埃及一直希望能将这一清洁能源运用起来。
埃及终年阳光普照,一年四季都干旱少雨,而且全境96%的面积都是沙漠,每平方米每年的太阳直接辐射就达到了2000-3000千瓦时,所以利用太阳能,确实是改造整个国家能源现状的最佳解决方案。
但仔细想一想,非洲的撒哈拉沙漠是932万平方公里,是可以容纳近25万个这样的太阳能公园,有学者称,要是真能把撒哈拉沙漠建成一个电厂,光是撒哈拉沙漠一天生产出的电量,就相当于每天生产80到130亿桶石油,而一年的发电量,就是全球用电量的100倍。
但电力的输送并不是一件简单的事,要想将电力输送到欧洲或者美国,成本太高。最关键的是,无法绕开撒哈拉的沙尘暴天气,沙尘会覆盖镜子或光伏面板,导致发电效率迅速降低。
而要把这些沙尘清干净,又需要大量的水和人工,这都是撒哈拉沙漠急缺的,所以想在撒哈拉建太阳能电厂的计划搁浅了。
风能也是现在力推的清洁能源。目前全世界最大的风力发电厂是我国甘肃的酒泉风电基地,这是我国第一个千万级风力基地的启动项目,远超三峡水电站,而且在投入费用上,只有三峡水电站的三分之一,所以酒泉风电基地一度号称“陆上三峡”。
在2020年,它的装机容量就已经增加到2万兆瓦以上,放眼望去,数千座带有巨大叶片的风车在旋转,不仅把新能源辐射到西部地区,还远销中东部省份,并且出口到中亚等国家。
但是,风能发电的供应量也是不稳定的,有时候风力比较大,有时候比较小,每年不同的季节里,风力风速也都在变化,甚至可以说这一秒和下一秒的风速都是不一样的,这会造成风力发电提供的电力有时候富裕,有时候又不足。
而且这里的电能要进行远距离传输的话,就需要建设输变电站和远距离的特高压电路,这样一来成本就更高了,对其他地区的电力用户来说不划算。
再来看看潮汐发电。这是一种利用海水的潮起潮落发电的方式,潮汐能蕴藏量极大、取之不尽,用之不竭,不需要开采和运输,是完全洁净无污染的可再生能源,发电原理和普通的水利发电相似,通常在有条件的海湾或者感潮口建筑堤坝、闸门和厂房。
目前世界上最大的潮汐能发电站是韩国的京畿道安山市始华湖潮汐能发电站,装机容量有254兆瓦,每年为韩国节省了1000亿的原油进口费。
据海洋学家计算,世界上潮汐能发电的资源量在10亿千瓦以上,也是一个天文数字,但和上面所说的可再生能源一样,存在难以运输,供电不稳定的情况。
根据2019年全球能源消费总量来看,石油、天然气、煤炭的消费占比达到了84.3%。虽然比例在下降,但可再生能源要追赶上来,也不是一朝一夕的事。
那么我们还能寄希望于哪里?
地球上的能量,无论是化石能源,还是风力、水力,最终的来源都是太阳,我们还是得依靠太阳的力量,研究出可控核聚变这种制造恒星的技术。否则在未来,人类可能还是被禁锢在地球上,以相互伤害的方式自生自灭。
发展可再生能源是大势所趋。据国际可再生能源署的报告显示,截至2016年初全球已有173个国家制定了可再生能源发展目标,146个国家出台了支持政策。其中丹麦提出到2050年全部摆脱对化石能源的依赖,德国提出2050年可再生能源占到全部能源消费的60%。每一次能源革命,都造就了新的世界秩序。在第一次能源革命中,煤炭代替了薪柴,大英帝国抓住了机遇,称霸全球;在第二次能源革命中,油气代替了煤炭,美国借势成为新的世界霸主。如今,各国正在通过大力发展可再生能源,抢占新一轮能源革命发展先机,中国只有紧紧抓住时机,才可能成为世界强国。
发展可再生能源是环境保护的需要。以化石能源为主的能源结构,是导致雾霾等环境问题的罪魁。100年前,在伦敦被称为“雾都”时,英国煤炭消耗在能源结构中的比例与今天的中国极为相似,高达70%。为摘掉这顶帽子,英国耗费了半个世纪的时间,才摆脱煤炭,进入油气时代。如今,“伦敦雾”变成了“北京雾”,但中国无法沿袭英国老路,历史不会为我们留下太多喘息的时间。经济发展产生巨大的能源需求,中国若想在本世纪中叶达到中等发达国家水平,以现在的能源结构与排放强度,对环境和资源来说都是不可承受之重。所以,中国只有跨越油气时代,直接进入可再生能源时代,才能实现经济社会的低碳、绿色、可持续增长。
可再生能源产业是新的经济增长极。中国经济不能总靠“卖袜子”“卖鞋子”去支撑,而应通过发展高端制造为基础的技术密集型产业来实现经济增长。可再生能源作为技术密集型战略新兴产业,从业人数众多,投资拉动力强。在就业方面,据国际可再生能源署报告显示,目前全球可再生能源就业人数超过810万人,到2030年将达到2400万人。在投资方面,据彭博新能源财经报告显示,2016年至2040年间全球可再生能源投资将超过52万亿元人民币,“十三五”期间,仅中国风电一个产业的投资规模,预计将超过1万亿元人民币。
为实现上述目标,促进可再生能源产业的健康成长,政策支持至关重要。一方面,稳定而持续的政策能够避免传统能源对产业格局所产生的锁定效应,通过拉动市场投资,推动技术进步,提高开发效率,减少可再生能源发展的障碍。另一方面,补贴政策能够纠正市场失灵,“补贴”确切地说是对可再生能源环境经济效益的补偿。例如通过建立绿色证书交易制度,要求火电企业购买绿色证书,将其环境内部成本外部化,建立更加公平的电力市场,使可再生能源产业逐渐具备优于传统能源的竞争力。
可再生能源产业可以为我国经济社会发展提供不竭的动力源泉。若想充分发挥可再生能源的潜力与优势,推动我国实现跨越式发展,就不能只眷注眼前利益。能源决策者和企业家们要具备一点高远的济世情怀,肩负责任,敢于担当,就如黑格尔所言,“一个民族有一群仰望星空的人,他们才有希望”。
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浩瀚的大海,不仅蕴藏着丰富的矿产资源,而且是一个巨大的能源宝库,仅大洋中的波浪、潮汐、海流等动能和海洋温度差能、盐度差能等物理化学能的存储量就非常惊人。
这些海洋能源都是取之不尽、用之不竭的可再生能源。
海洋能包括温度差能、波浪能、潮汐与潮流能、海流能、盐度差能、岸外风能、海洋生物能和海洋地热能等8种。这些能量是蕴藏于海上、海中、海底的可再生能源,属新能源范畴。
所谓“可再生”,是指它们可以不断得到补充,永不枯竭,不像煤、石油等非再生能源,储量有限,开采一点就少一点。人们可以把这些海洋能以各种手段转换成电能、机械能或其他形式的能,供人类使用,永远不会枯竭,也不会造成任何污染。
潮汐能就是潮汐运动时产生的能量,是人类利用最早的海洋动力资源。我国在唐朝时期,其沿海地区就出现了利用潮汐来推磨的小作坊。
11世纪至12世纪,法、英等国也出现了潮汐磨坊。到了20世纪,人们开始懂得利用海水上涨下落的潮差能来发电。
人们根据潮汐潮流的变化规律,已经编制出各地潮汐与潮流的运动表,并能预测未来各个时间的潮汐大小与潮流强弱。潮汐电站与潮流电站可根据预报表安排发电运行。
波浪能主要是由风的作用引起的海水沿水平方向周期性运动而产生的能量。
波浪能既不稳定又无规律,但它所具有的能量也是非常惊人的。在1米长的波峰片上就具有3120千瓦的能量。
另外,海流能、海洋温差能、盐度差能等蕴藏的能量也是可观的,如果这些能源被充分利用起来,我们就可以节省许多不可再生的资源,同时保护了我们的海洋环境。
海洋能绝大部分来源于太阳辐射能,较小部分来源于天体,主要是月球、太阳,与地球相对运动中的万有引力。
蕴藏于海水中的海洋能是十分巨大的,其理论储量是目前全世界各国每年耗能量的几百倍甚至几千倍。
由此可见,只要太阳、月球等天体与地球共存,这种能源就会再生,就会取之不尽,用之不竭。海洋能源的开发正受到全世界的关注。