如何有效地利用海洋里的能量?
海洋能包括潮汐能、波浪能、海流能、海水温差能及盐度差能等。除潮汐能来自月球与太阳的引力外,其他能量均由太阳辐射转化而来,它们都属于永久性洁净可再生能源。
潮汐能是指海水潮涨和潮落时产生的能量。古代沿海地区的人们就懂得利用潮汐作为磨坊的动力。自20世纪50年代起,世界许多国家开始在潮差较大的海湾或江河入海口修建拦海大坝,利用坝内外水位差推动水轮机发电,称为潮汐电站。最大的潮汐电站位于法国圣马洛附近朗斯河口,年发电量5.4亿度。中国是世界上建造潮汐电站最多的国家之一。
波浪能是由风的作用引起的海水表面波浪所具有的能量。20世纪60年代初,日本首先研制成功航标灯用波浪发电装置。此后,挪威、英国、美国、葡萄牙、中国等也建造了实验性波浪电站和航标灯用波浪发电装置。
海流能是指海水流动所具有的动能,主要包括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潮流,蕴能非常可观。如中国的辽宁、山东、浙江、福建、台湾沿海不少地方的海流能量很高,舟山群岛附近的潮流每天两次随潮汐的涨落改变大小和方向,最高流速为3m/s。海流发电原理和风力发电相似,只不过是将轮机放在海底,或者悬挂在浮船底部。目前美国、英国、加拿大、日本、意大利和中国等都已建成示范性海流电站。
海水温差能是指利用海洋表层和深层海水之间温差产生的热能。例如在我国南海海域,表层海水受到太阳强烈照射而变暖,年均26℃以上,深处因受从极地流向赤道的冰冷海水影响,800米深层水温常年5℃,上下温差至少21℃。利用海水温度的这一差异可实现热力循环发电,方法是将表层温热海水抽入真空闪蒸器,使其沸腾蒸发变为蒸汽,推动汽轮发电机。排出的蒸汽进入冷凝器,由抽上来的深层冰冷海水冷却,重新凝结后排入海中。目前法国、美国、日本等已建成数座实验性海洋温差电站。
盐差能是指海水和淡水之间或两种含盐浓度不同的海水之间的化学电位差能,主要存在于河海交接处。盐差能发电原理实际上是利用浓溶液扩散到稀溶液中释放出的能量,利用只能通过水、不能通过盐的半渗透膜,在盐水和淡水之间形成水位差,然后直接由水轮发电机发电。目前,各国正在对此开展实验性研究。
我国是拥有非常庞大的海岸线以及领水资源,我国在前几年也是着重针对海洋的许多政策,我国将开始逐步利用起我国的海洋资源用于现代上陆地的资源已经开发的比较完善,但是海洋的开发和利用还仅仅是初步阶段。根据我国国家海洋局了解到,我国将在海洋上进行可持续再生能源稳定发电。现在我们这个社会所使的任何东西都离不开用电,如果电力供应不足的话会导致许多的事情无法进行,包括我国的一些科研。所以保障日常生活中的用电是非常重要的,在海洋上拥有非常巨大的海风,这是一种可利用的资源,可以帮助我们进行发电,而且海洋当中还有许多的潮汐能,波浪能,温差能等等。这些都可以被我利用,而且他们没有任何的污染是可再生的能源,我们将利用现代科技手段设置一些发电的设备。在这些具有产生能量的地区,将利用这个地方的可再生资源装置产生稳定的能源供应。这不仅可以为我国提供更多的店里,还可以为我国开发海洋资源开始一个不错的第一步。我们还可以积极利用海洋中的许多生物来,帮助我们进行资源的可持续利用海水中具有丰富的物种多样性,所以海水相对的比较稳定。可以帮助我们实现关键技术创新,以及构建技术创新体系。在有关海洋方面通过我上课学习到的内容,我现在已经对于海洋的一些利用比较多,而且最重要的一项也就是稳定发店在海洋当中会存在许多的温差以及潮汐。这些东西都是大自然提供给我们的非常天然的资源,所以我国在去年就已经实现了,可再生能源装备稳定发电这一目的。
大海最诱人的地方,主要在于它蕴藏着极为丰富的自然能源和巨大的可再生能源。那波涛汹涌的海浪,一涨一落的潮汐,循环不息的海流,不同深度的海水温差,和海水交汇处的水的含盐浓淡差……都具有可以利用的巨大能量。
世界上最大的潮汐电站是法国的朗斯潮汐电站。英国在1991年建成一座海浪发电站。海流在流动中具有很大的冲击力和潜能,因而可以用来发电,据估计,世界海洋能的总功率达50亿千瓦左右,是海洋能中蕴藏量最大的一种能源。
潮汐主要是由月球的引力所引起的,在地球上正对月球的区域的海水受月球的引力最大,同时由于地球自转产生的离心力,使海水向上凸出,这就是涨潮,潮涨到最高位置叫作“平潮”。在地球上背对着月球的一面,由于月球的引力最小,海水散开,形成凹面,这就是落潮,其最低水面称为“停潮”。在一昼夜内,地球上任何一处的海水都会正对和背对月球各一次,因此海水要涨落两次:夜晚和白天各一次,但每天的平潮和停潮的水位都不相同,每月有一次大潮和低潮。太阳虽然也对地球上的海水有引力作用,但太阳离地球比月球离地球远得多,因此太阳对海水的引力仅是月球对海水引力的2/5。因此在考察海洋潮汐时,主要考虑月球对海水的引力。
虽然地球上各处的海洋都有潮汐,但各海域的地理条件不同,平潮和停潮的水位差异(叫潮差)也不同。加拿大的芬迪湾有世界上最大的潮差—18米;我国杭州湾的最大潮差也达8.93米。每年阴历八月十八日前后,钱塘江口的海宁潮则是天下奇观,成了重要的旅游资源。另外,英国的泰晤士河口、巴西的亚马逊河口、孟加拉的恒河口都是潮差较大的海域。潮差越大,所蕴藏的潮汐能量越大。全世界海洋中的潮汐能资源量约30亿千瓦,其中我国的潮汐能资源量约2.4亿千瓦,占世界资源量的8%。
我国早在1000多年以前就知道利用潮汐过程中水的冲力推动水磨,加工谷物。18世纪我国还有过利用潮汐能的锯木厂。只是在近代才有利用潮汐的水位落差推动涡轮机发电的技术。法国西北部英吉利海峡的朗斯河口,由于潮差有13.5米,而河口仅750米,因此修筑了拦海大坝,在涨潮时拦蓄海水,在落潮时,放水发电。1956年开始建设试验性的发电站,1967年建成24台单机容量为1万千瓦的潮汐发电机组。1984年在加拿大芬迪湾安纳波利斯安装了一台2万千瓦的潮汐发电机,这是世界上最大的潮汐发电机。
我国于1961年在浙江的温岭建成第一座装机容量为40千瓦的潮汐发电站,此后又在东南沿海的广东、福建、浙江、江苏、山东等地建成了潮汐发电站,其中浙江乐清湾的江厦潮汐发电站的装机容量仅次于法国的朗斯和加拿大的安纳波利斯。
海洋能还包括波浪能,地球上海洋面积3.6亿平方千米,按每平方千米海面波浪的能量为25万千瓦计算,全球波浪能总量达90万亿千瓦,如果全部用来发电,每年可发电567亿亿千瓦时,是目前全世界发电量的4万倍以上。但是利用波浪发电还有许多技术问题,目前只有日本、挪威等国研制了较大规模的波浪发电。我国研制成功利用波浪能发电的航标灯,并在1990年投入使用。
海水的表层和深层有明显的温差,这种温差可转换为电能,但还有许多技术问题要解决,目前还在研究阶段。
蓝色的海洋不仅有丰富的物质资源,而且也蕴藏着巨大的、无污染的、可再生的能源,这是人类将来要研究和开发的领域。