海洋蕴藏着哪些可再生能源?
海洋蕴藏着丰富的可再生能源,包括潮汐能、波浪能、海水温差能、海流能、盐差能等。科学家估计这些能源的理论蕴藏量约有1 500多亿千瓦,可开发利用的有70多亿千瓦,相当于目前全世界发电能力的十几倍,在人类未来的能源供应中有重大的意义。
资源储量相对丰富,发展潜力巨大传统意义上的海洋资源包括“航行、捕鱼、制盐”,现在一般认为的海洋资源则包括旅游、可再生能源、油气、渔业、港口和海水六大类。我国海域辽阔,跨越热带、亚热带和温带,大陆海岸线长达18000多公里。海洋资源种类繁多,海洋生物、石油天然气、固体矿产、可再生能源、滨海旅游等资源丰富,开发潜力巨大。其中:海洋生物2万多种,海洋鱼类3000多种;海洋石油资源量约240亿吨,天然气资源量14万亿立方米;滨海砂矿资源储量31亿吨;海洋可再生能源理论蕴藏量6.3亿千瓦;滨海旅游景点1500多处;深水岸线400多公里,深水港址60多处;滩涂面积380万公顷,水深0~15米的浅海面积12.4万平方公里。此外,在国际海底区域我国还拥有7.5万平方公里多金属结核矿区。在人类对石油、天然气等不可再生资源的需求越来越大的情况下,海底石油、天然气成了海洋资源争夺的重点。根据国务院2003年5月9日颁布的《全国海洋经济发展规划纲要》(“13号文件”),我国有海洋生物两万多种,海洋鱼类3000多种;海洋石油资源量约240亿吨,天然气资源量14万亿立方米;滨海砂矿资源储量31亿吨;海洋可再生能源理论蕴藏量6.3亿千瓦。我国有240亿吨的海洋石油资源量,是中国2003年进口石油总量(9000万吨)的260多倍。可惜的是,石油储量丰富的海域,多在有争议的东海和南海,没有争议的渤海和争议相对较小的黄海与之相比储量较少。中国海洋石油总公司(“中海油”)的工作人员在接受本报采访时说,渤海是内海,水浅,但开发起来一样有难度,其油气分布零散,被称为“摔碎的金盘子”,且多以重油、稠油为主;而黄海比较“贫瘠”。1966年联合国亚洲及远东经济委员会经过对包括钓鱼岛列岛在内的我国东部海底资源的勘查,得出的结论是,东海大陆架可能是世界上最丰富的油田之一,钓鱼岛附近水域可能成为“第二个中东”。据我国科学家1982年估计,钓鱼岛周围海域的石油储量约30~70亿吨。还有资料反映,该海域海底石油储量约为800亿桶,超过100亿吨。南海海域更是石油宝库。据有关报道,南海勘探的海域面积仅有16万平方公里,而发现的石油储量有55.2亿吨,天然气储量有12万亿立方米,南海油气资源可开发价值超过20万亿元人民币,在未来20年内只要开发30%,每年可为中国GDP增长贡献一两个百分点。仅在曾母盆地、沙巴盆地、万安盆地的石油总储量就将近200亿吨,是世界上尚待开发的大型油藏之一,其中有一半以上的储量分布在应划归中国管辖的海域。经初步估计,整个南海的石油地质储量大致在230亿至300亿吨之间,约占中国总资源量的三分之一,属于世界四大海洋油气聚集中心之一,有“第二个波斯湾”之称。 但是东海和南海这两个海域都是“有争议”的地区。
资源跟能源是不一样的。
开放分类: 能源
可再生能源泛指多种取之不竭的能源,严谨来说,是人类有生之年都不会耗尽的能源。可再生能源不包含现时有限的能源,如化石燃料和核能。
大部分的可再生能源其实都是太阳能的储存。可再生的意思并非提供十年的能源,而是百年甚至千年的。
随着能源危机的出现,人们开始发现可再生能源的重要性。
·太阳能
·地热能
·水能
·风能
·生物质能
·潮汐能
所有人类活动的基本能源都来自太阳,透过植物的光合作用而被吸收。
木材
柴是最早使用的能源,透过燃烧成为加热的能源。烧柴在煮食和提供热力很重要,它让人们在寒冷的环境下仍可生存。
动物牵动
传统的农家动物如牛、马和骡除了会运输货物之外,亦可以拉磨、推动一些机械以产生能源。
生物质燃料
此种燃料原为可再生能源,如能产出与消耗平衡则不会增加二氧化碳。但如消耗过量而毁林与耗竭可返还土壤的有机物,就会破坏产耗平衡。用生物质在沼气池中产生沼气供炊事照明用,残渣还是良好的有机肥。用生物质制造乙醇甲醇可用作汽车燃料。
水力
磨坊就是采用水力的好例子。而水力发电更是现代的重要能源,尤其是中国这样满是河流的国家。此外,中国有很长的海岸线,也很适合用来作潮汐发电。
风力
人类已经使用了风力几百年了。
太阳能
太阳直接提供了能源给人类已经很久了,但使用机械来将太阳能转成其他能量形式还是近代的事。
潮汐能
潮汐发电利用潮水涨落,世界已有电站容量16GW。
从地球蕴藏的能源数量来看,自然界存在有无限的能源资源。仅就太阳能而言,太阳每秒钟通过电磁波传至地球的能量达到相当于500多吨煤燃烧放出的热量。这相当于一年中仅太阳能就有130万亿吨煤的热量,大约为全世界目前一年耗能的一万多倍。不过,由于人类开发与利用地球能源尚受到社会生产力,科学技术、地理原因及世界经济、政治等多方面因素的影响与制约。包括太阳能、风能、水能在内的巨大数量的能源,可以利用的仅占微乎其微的比例,因而,继续发展的潜力巨大。人类能源消费的剧增、化石燃料的匮乏至枯竭以及生态环境的日趋恶化,逼迫使人们不得不思考人类社会的能源问题。国民经济的可持续发展,依仗能源的可持续供给,这就必须研究开发新能源和可再生能源。
太阳能是各种可再生能源中最重要的基本能源,也是人类可利用的最丰富的能源。太阳每年投射到地面上的辐射能高达1.05×1018千瓦时(3.78×1024J),相当于1.3×106亿吨标准煤。按目前太阳的质量消耗速率计,可维持6×1010年。所以可以说它是“取之不尽,用之不竭”的能源。但如何合理利用太阳能,降低开发和转化的成本,是新能源开发中面临的重要问题。
风能是利用风力机将风能转化为电能、热能、机械能等各种形式的能量,用于发电、提水、助航、制冷和致热等。风力发电是主要的风能开发利用方式。中国的风能总储量估计为1.6×109千瓦,列世界第三位,有广阔的开发前景。风能是一种自然能源,由于风的方向及大小都变幻不定,因此其经济性和实用性由风车的安装地点、方向、风速等多种因素综合决定。
对于核电站,人们有许多误解,其实核能发电是一种清洁、高效的能源获取方式。对于核裂变,核燃料是铀、钚等元素,核聚变的燃料则是氘、氚等物质。有些物质,例如钍,本身并非核燃料,但经过核反应可以转化为核燃料。我们把核燃料和可以转化为核燃料的物质总称为核资源。
近年来,许多发展中国家虽然都制订了一系列鼓励民企投资小水电的政策。由于小水电站投资小、风险低、效益稳、运营成本比较低,在国家各种优惠政策的鼓励下,全国掀起了一股投资建设小水电站的热潮,尤其是近年来,由于全国性缺电严重,民企投资小水电如雨后春笋,悄然兴起。国家鼓励合理开发和利用小水电资源的总方针是确定的,2003年开始,特大水电投资项目也开始向民资开放。2005年,根据国务院和水利部的“十一五”计划和2015年发展规划,中国将对民资投资小水电以及小水电发展给予更多优惠政策。
氢是一种二次能源,一种理想的新的含能体能源,在人类生存的地球上,虽然氢是最丰富的元素,但自然氢的存在极少。因此必需将含氢物质加工后方能得到氢气。最丰富的含氢物质是水,其次就是各种矿物燃料(煤、石油、天然气)及各种生物质等。氢不但是一种优质燃料,还是石油、化工、化肥和冶金工业中的重要原料和物料。石油和其他化石燃料的精炼需要氢,如烃的增氢、煤的气化、重油的精炼等;化工中制氨、制甲醇也需要氢。氢还用来还原铁矿石。用氢制成燃料电池可直接发电。采用燃料电池和氢气-蒸汽联合循环发电,其能量转换效率将远高于现有的火电厂。随着制氢技术的进步和贮氢手段的完善,氢能将在21世纪的能源舞台上大展风采。
地热是指来自地下的热能资源。我们生活的地球是一个巨大的地热库,仅地下10千米厚的一层,储热量就达1.05×1026焦耳,相当于9.95×1015标准煤所释放的热量。地热能在世界很多地区应用相当广泛。老的技术现在依然富有生命力,新技术业已成熟,并且在不断地完善。在能源的开发和技术转让方面,未来的发展潜力相当大。地热能是天生就储存在地下的,不受天气状况的影响,既可作为基本负荷能使用,也可根据需要提供使用。
海洋能通常指蕴藏于海洋中的可再生能源,主要包括潮汐能、波浪能、海流能、海水温差能、海水盐差能等。海洋能蕴藏丰富,分布广,清洁无污染,但能量密度低,地域性强,因而开发困难并有一定的局限。开发利用的方式主要是发电,其中潮汐发电和小型波浪发电技术已经实用化。波浪能发电利用的是海面波浪上下运动的动能。1910年,法国的普莱西克发明了利用海水波浪的垂直运动压缩空气,推动风力发动机组发电的装置,把1千瓦的电力送到岸上,开创了人类把海洋能转变为电能的先河。目前已开发出60-450千瓦的多种类型波浪发动装置。
此外,还有生物质能,是指植物叶绿素将太阳能转化为化学能贮存在生物质内部的能量,目前发展中的开发利用技术主要是,通过热化学转换技术将固体生物质转换成可燃气体、焦油等,通过生物化学转换技术将生物质在微生物的发酵作用下转换成沼气、酒精等,通过压块细蜜成型技术将生物质压缩成高密度固体燃料等。
几个世纪以来,人类 探索 了地球上的山脉、丛林和沙漠。但是尽管覆盖了更多70%相对而言,海洋仍然是一个谜。事实上,我们更了解火星表面比我们在海底所做的还要多就在20%海底的地图已经绘制出来了。
更全面的了解将使我们能够更安全地航行船舶,创建更精确的气候模型,铺设电信电缆,建造海上风电场和保护海洋物种——所有这些被称为“蓝色经济”的部分预计是有价值的3万亿美元到2030年。
配备传感器的水下机器人正在帮助收集数据,比以往任何时候都更快、更便宜。但这些交通工具中有许多依靠寿命有限的电池,需要回到船上或岸上充电,这使得它们难以在更偏远的海域绘制地图。
有五年 历史 的初创公司Seatrec是由海洋学家易超创立的赵告诉CNN商业频道,在美国国家航空航天局工作期间,他开发了一项技术,通过利用海洋“自然产生的温差”为海洋机器人提供动力。
更加环保,更加便宜
该电源模块可以安装在现有的数据收集机器人或Seatrec自己的浮动设备上。它会下潜一公里,检查海底的化学成分和形状,用声纳绘制出周围地区的地图。机器人返回地面,通过卫星发回它的发现。
当浮子在海洋中较冷和较暖的地方移动时,模块内的材料要么融化要么固化,从而产生压力,进而产生热能,为机器人的发电机提供动力。
“它们靠海水充电,所以它们的寿命几乎可以无限延长。
一个基本的浮动模型的价格通常在2万美元左右。他说,安装Seatrec的能源系统需要额外花费2.5万美元。
免费的可再生能源和在水中停留更长时间的能力,使数据收集的长期成本降低了5倍。他说,这家初创公司正在发展 每年不到100台设备,主要用于海洋研究人员,但该技术很容易扩展——Seatrec的能源模块也可以改装到现有的地图设备上,以扩大其范围。
加快步伐
日本海洋环境保护基金会(Nippon Foundation-GEBCO)主任杰米•麦克迈克尔-菲利普斯(Jamie michael - phillips)表示,能够扩大数据收集设备覆盖面的新技术,对于测绘更偏远的深海区域至关重要海底2030项目。
“我们面临的巨大挑战之一是非常简单的物理学,”麦克-菲利普斯说。“不像我们可以用照相机或卫星绘制地球表面,在海上,光线不能穿透水柱。所以我们只能使用声纳系统。”
海床2030项目于2017年启动,提高了人们对海底重要性的认识,并为研究人员和公司提供了一个明确的目标:在本十年结束前绘制出整个海底地图。
一些公司,如XOCEAN他们正在从海面上观测海洋。另一家初创公司基岩海洋勘探公司(Bedrock Ocean Exploration)表示,通过使用配备声纳、摄像机和激光的自主电动潜艇,该公司可以比传统方法快10倍以上的速度进行海底区域调查然后在Bedrock自己的云平台上分析数据。
未来的挑战
尽管越来越多的技术加速了海底勘探,但完成地图仍然是一个后勤和财务挑战。
曹国伟估计,在未来10年里,西特瑞克公司将动用3000个浮标对海洋进行全面调查。公司已经筹集了200万美元在种子基金中扩大能源收集系统的生产。
但这只是全面勘测海洋所需资金的沧海一粟,据麦克-菲利普斯说,预计勘测费用“在30亿到50亿美元之间”——“几乎和发射火星探测器的费用在一个数量级上相同”。
Bedrock的迪玛尔认为,是时候开始投资我们自己的星球了。
“如果我们想让地球继续成为一个人类可以居住的地方,”他说,“我们必须对海洋中正在发生的事情变得聪明得多。”
海洋占地球表面的71%,以海平面计,全部陆地的平均海拔约为840米,而海洋的平均深度却为380米,整个海水的容积多达1.37×10的8次方平方千米。一望无际的汪洋大海,不仅为人类提供航运、水产和丰富的矿藏,而且蕴藏着巨大的能量。
浩瀚的大海,不仅蕴藏着丰富的矿产资源,更有真正意义上取之不尽,用之不竭的海洋能源。它既不同于海底所储存的煤、石油、天然气等海底能源资源,也不同于溶于水中的铀、镁、锂、重水等化学能源资源。它有自己独特的方式与形态,就是用潮汐、波浪、海流、温度差、盐度差等方式表达的动能、势能、热能、物理化学能等能源。直接地说就是潮汐能、波浪能、海水温差能、海流能及盐度差能等。这是一种“再生性能源”,永远不会枯竭,也不会造成任何污染
海洋能源的特点
(1) 可再生性: 由于海水潮汐、海流和波浪等运动周而复始, 永不休止,海洋能是可再生能源;
(2) 属于一种洁净能源;
(3) 能量多变,具有不稳定性,运用起来比较困难;
(4) 总量巨大,但分布分散、不均, 能流密度低,利用效率不高,经济性差。
近年来,我国海洋可再生能源研究取得了长足进步,但是,与世界先进水平相比,还存在不小差距, 主要原因如下:
(1) 我国海洋能源总量巨大,但分布分散、不均, 能流密度低,能量变化大,利用效率不高;
( 2) 海洋能利用技术是海洋、蓄能、土工、水利、机械、材料、发电、输电、可靠性等技术的集成,目前尚不成熟, 致使一次性投资大,与常规能源利用相比,经济性不好,影响海洋能利用的推广;
(3) 开发政策不明确,类似江厦潮汐电站的试验性电站较少,科技创新投资力度小;
(4) 科研人员的人才结构不合理, 科技队伍高龄化,学科带头人少
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。