可再生资源的海洋能
海洋能(ocean energy)是海水运动过程中产生的可再生能源,主要包括温差能、潮汐能、波浪能、潮流能、海流能、盐差能等。潮汐能和潮流能源自月球、太阳和其它星球引力,其它海洋能均源自太阳辐射。
海水温差能是一种热能。低度纬的海面水温较高,与深层水形成温度差,可产生热交换。其能量与温差的大小和热交换水量成正比。潮汐能、潮流能、海流能、波浪能都是机械能。潮汐的能量与潮差大小和潮量成正比。波浪的能量与波高的平方和波动水域面积成正比。在河口水域还存在海水盐差能(又称海水化学能),入海径流的淡水与海洋盐水间有盐度差,若隔以半透膜,淡水向海水一侧渗透,可产生渗透压力,其能量与压力差和渗透能量成正比。
地球表面积约为5.1×10^8km^2,其中陆地表面积为1.49×10^8km^2占29%;海洋面积达3.61×10^8km^2,以海平面计,全部陆地的平均海拔约为840m,而海洋的平均深度却为380m,整个海水的容积为1.37×10^9km^3。一望无际的大海,不仅为人类提供航运、水源和丰富的矿藏,而且还蕴藏着巨大的能量,它将太阳能以及派生的风能等以热能、机械能等形式蓄在海水里,不像在陆地和空气中那样容易散失。
特点 海洋能在海洋总水体中的蕴藏量巨大,而单位体积、单位面积、单位长度所拥有的能量较小。这就是说,要想得到大能量,就得从大量的海水中获得。 海洋能具有可再生性。海洋能来源于太阳辐射能与天体间的万有引力,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。 海洋能有较稳定与不稳定能源之分。较稳定的为温度差能、盐度差能和海流能。不稳定能源分为变化有规律与变化无规律两种。属于不稳定但变化有规律的有潮汐能与潮流能。人们根据潮汐潮流变化规律,编制出各地逐日逐时的潮汐与潮流预报,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。既不稳定又无规律的是波浪能。 因月球引力的变化引起潮汐现象,潮汐导致海水平面周期性地升降,因海水涨落及潮水流动所产生的能量为潮汐能。汐能是以势能形态出现的海洋能,是指海水潮涨和潮落形成的水的势能与动能。世界上潮汐能最大的地方是加拿大的芬地湾,那里的海潮最高时达到18米,相当于6层楼房的高度。在开发潮汐能中,除我国已建成的江厦潮汐电站外。1967年,在法国最大潮差为13.5米的朗斯河口,建成了世界上最大的潮汐发电站—朗斯潮汐电站,其年发电量5.44亿千瓦小时。1984年加拿大在芬地湾建成了取名为安那波利斯的潮汐发电站。
优点: 1、数量被预计。
2、间接使大气中的二氧化碳含量的增加速度减慢。
缺点:
1、产生的能量会因时间和地点而有所不同。
2、成本较高、技术复杂的缺陷。
3、库区淤积、设备腐蚀等问题。
4、有些地区涨退潮不明显,发电效率不大,例如江厦潮汐发电厂。 海流即洋流,大规模常年稳定地沿着一定方向流动的海水便是洋流。世界上最大的海流是墨西哥湾暖流。该暖流挟带的水量是世界江河总流量的50多倍。流经我国的黑潮是世界上第二大暖流,其宽度为185千米,平均厚度约400米,平均每天的流速是55千米~150千米,它的总流量相当于全世界陆地上所有河流流量的20倍。利用海流发电,还处于小规模试验阶段。
海流能有三个显著特点 :
1、蕴藏量大,并且可以再生不绝。
2、能流的分布不均、密度低。
3、能量多变、不稳定。 盐差能是两种含盐度不同的水体相混时放出的一种能量。其广泛分布于陆地江河入海处。两种水体的含盐浓度相差越大,它们之间产生的盐差能就越多。这使人们想到了死海,死海含盐量高达25%。而地中海含盐量较少,二者相差好几倍。所以一旦把两者沟通,不仅可以利用它们之间的高度差400米来发电,而且还可以利用两者之间的巨大盐差能。
潮汐、波浪、洋流等海水运动蕴藏的能量,是取之不尽用之不竭的。波浪、洋流的能量主要是受风的影响。
1、潮汐能
所谓潮汐能,就是因月球引力的变化引起潮汐现象,潮汐导致海水平面周期性地升降,因海水涨落及潮水流动所产生的能量。
2、波浪能
波浪能集有许多优点,比如能量密度高、分布面广泛。
特别是在能源消耗多的冬季,可以利用的波浪能能量也最大。它的能量如此巨大,一直都吸引着沿海的能工巧匠们。他们想尽各种办法,期望能够驾驭海浪开辟新天地。
3、海流能
简而言之,海流所存储的动能就是海流能。海流能的能量与流速的平方和流量成正比。
与波浪能相比,海流能的变化要平稳且有规律得多。海流能有着很大的开发价值。
4、海洋温差能
海洋是一个巨大的吸热体,仔细观察不难发现,地球上的海洋除了南北的极地和部分浅海外,通常不会结冰,尤其是赤道附近的海域,海水表面温度几乎是恒温的,因此在描述海洋时人们都说它是温暖的。
海洋深处的海水温度却很低,它一年四季温度只有摄氏几度,无论如何,太阳也没有办法把它晒热,这与海洋上层的温水比较,大约有20℃的温差。在热力学上,凡有温度差异都可用来作功,这就是我们所要讲的海洋温差能。
5、海洋盐差能
所谓盐差能,就是指海水与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。
这种能量主要存在于河流与海洋的交接处。同时,淡水丰富地区的盐湖和地下盐矿也可以利用盐差能。盐差能是海洋能源中密度最大的一种可再生能源。海洋盐差能可以用来发电。
1、海洋生物资源
中国海地跨温带、亚热带和热带3个气候带。大陆入海河流每年将约4.2亿t的无机营养盐类和有机物质带入海洋,致使海域营养丰富,海洋生物物种繁多,已鉴定20278种。根据长期海洋捕捞生产和海洋生物调查,已经确认中国海域有浮游藻类1500多种,固着性藻类320多种,海洋动物共有12500多种,其中:无脊椎动物9000多种,脊椎动物3200多种。无脊椎动物中有浮游动物1000多种,软体动物2500多种(头足类100种左右),甲壳类约2900种,环节动物近900种。脊椎动物中以鱼类为主,约近3000种,包括软骨鱼200多种,硬骨鱼2700多种。
2、海洋矿产资源
中国大陆架海区含油气盆地面积近70万km2,共有大中型新生代沉积盆地16个。据国内外有关部门资源估计,我国大陆架海域蕴藏石油资源量150亿-200亿t,分别占全国石油总资源量674亿-787亿t的18.3%-22.5%;据国家天然气科技攻关最新成果,全国天然气总资源量为43万亿m3,其中海域为14.09万亿m3。这充分展现近海油气资源的良好勘探开发前景和油气资源潜力的丰富。我国漫长海岸线上和海域蕴藏着极为丰富的砂矿资源,目前已探明具有工业价值的砂矿有:锆石、锡石、独居石、金红石、钛铁矿、磷钇矿、磁铁矿、铌钽铁矿、褐钇铌矿、砂金、金刚石和石英砂。
3、海洋化学(海水)资源
世界海洋海水的体积13.7万亿m3,其中含有80多种元素,还含有200万亿t重水(核聚变的原料)。海水资源可以分为两大类,即海水中的水资源和化学元素资源。此外,还有一种特殊情况,即地下卤水资源。我国渤海沿岸地下卤水资源丰富,估计资源总量约为100亿m3左右。海水可以直接利用,也可以淡化成为淡水资源;海水化学资源可分为海盐、溴素、氯化镁、氯化钾、铀、重水和其他可提取的化学元素;地下卤水资源可分为海盐、溴素、氯化镁、氯化钾、其他可提取的化学元素等。
4、海洋可再生能源资源
海洋可再生能源包括潮汐能、波浪能、海流能、温差能和盐差能等。中国潮汐能资源量约为1.1亿kw,年发电量可达2750亿kw小时,大部分分布在浙、闽两省,约占全国的81%。波浪能理论功率约为0.23亿kw,主要分布在广东、福建、浙江、海南和台湾的附近海域。我国潮流能可开发的装机容量约为0.18亿kw,年发电量约270亿kw小时,主要在浙江、福建等省。另外流经东海的黑潮,动力能源更为可观,估计为0.2亿kw。温差和盐差能蕴藏量分别为1.5亿kw和1.1亿kw,两者的总量超过海流能和潮汐能。
5、滨海旅游资源
中国沿海地带跨越热带、亚热带、温带3个气候带,具备“阳光、沙滩、海水、空气、绿色”5个旅游资源基本要素,旅游资源种类繁多,数量丰富。据初步调查,中国有海滨旅游景点1500多处,滨海沙滩100多处,其中最重要的有国务院公布的16个国家历史文化名城,25处国家重点风景名胜区,130处全国重点文物保护单位,以及5处国家海洋、海岸带自然保护区。按资源类型分,共有273处主要景点,其中有45处海岸景点、15处最主要的岛屿景点、8处奇特景点、19处比较重要的生态景点、5处海底景点、62处比较著名的山岳景点、以及119处比较有名的人文景点。
6、海岸带土地资源
中国海岸带地区的土地资源类型较多,有盐土、沼泽土、风沙土、褐土等17个类型,53个亚类。海岸带不仅现有土地资源丰富,而且是地球上唯一的自然造陆地区,据古地理研究,我国长江下游平原、珠江三角洲平原、下辽河平原等,约有14万-15万km2的土地都是古海湾沉积而成。由于入海江河多,挟带泥沙量比较大,河口三角洲淤积速度快。例如,黄河每年向海洋的输沙量高达10多亿t,河口滩涂平均每年淤长约2100hm2(3.2万亩)。
1、太阳能:直接来自于太阳辐射。主要是提供热量和电能。
2、生物能:由绿色植物通过光合作用,将太阳能转化为化学能,储存在体内,可沿食物链单向流动,最终转化为热能散失掉。通过燃烧和厌氧发酵获得沼气来取得能量。
3、风能:由太阳辐射提供能量,因冷热不均产生气压差异,导致空气水平运动——风的形成。主要是通过风力发电机来获得能量。
4、水能:由太阳辐射提供能量,产生水循环,来自海洋的暖湿空气,受热上升,太阳能转化为势能,当在高山上形成降水后,水往低处流,势能转化为动能,就是水能。主要是通过水力发电机来获得能量。
5、海洋能:包括潮汐、波浪、洋流等海水运动蕴藏的能量,也是取之不尽用之不竭的。潮汐能主要来自于月球、太阳等天体的引力,波浪、洋流的能量主要是受风的影响。主要是通过潮汐的动能来发电。
6、地热能:来自于地球内部放射性元素的衰变。可以用于地热发电和供暖。
7、氢能:通过燃烧或者是燃料电池来获得能量。
8、核能:通过核能发电站来取得能量。
资源跟能源是不一样的。
风能风能是指风所负载的能量,风能的大小决定于风速和空气的密度。我国北方地区和东南沿海地区一些岛屿,风能资源丰富。据国家气象部门有关资料显示,我国陆地可开发利用的风能资源为2.53亿千瓦,主要分布在东南沿海及岛屿、新疆、甘肃、内蒙古和东北地区。此外,我国海上风能资源也很丰富,初步估计是陆地风能资源的3倍左右,可开发利用的资源总量为7.5亿千瓦。
太阳能太阳能是指太阳所负载的能量,它的计量一般以阳光照射到地面的辐射总量,包括太阳的直接辐射和天空散射辐射的总和。太阳能的利用方式主要有:光伏(太阳能电池)发电系统,将太阳能直接转换为电能;太阳能聚热系统,利用太阳的热能产生电能;被动式太阳房;太阳能热水系统;太阳能取暖和制冷。
小水电水的流动可产生能量,通过捕获水流动的能量发电,称为水电。小水电在我国是指总装机容量小于或等于5万千瓦的水电站。
生物质能生物质能包括自然界可用作能源用途的各种植物、人畜排泄物以及城乡有机废物转化成的能源,如薪柴、沼气、生物柴油、燃料乙醇、林业加工废弃物、农作物秸秆、城市有机垃圾、工农业有机废水和其他野生植物等。
地热能地热能是贮存在地下岩石和流体中的热能,它可以用来发电,也可以为建筑物供热和制冷。根据测算,全球潜在地热资源总量相当于每年493亿吨标准煤。海洋能海洋能是潮汐能、波浪能、温差能、盐差能和海流能的统称,海洋通过各种物理过程接收、储存和散发能量,这些能量以潮汐、波浪、温度差、海流等形式存在于海洋之中。例如,潮汐的形式源于月亮和太阳对地球的吸引力,涨潮和落潮之间所负载的能量称之为潮汐能;潮汐和风又形成了海洋波浪,从而产生波浪能;太阳照射在海洋的表面,使海洋的上部和底部形成温差,从而形成温差能。所有这些形式的海洋能都可以用来发电。
● 太阳能
太阳能是来自地球外部天体的能源。人类所需能量的绝大部分,都直接或间接地来自太阳。正是各种植物通过光合作用把太阳能转变成化学能,在植物体内储存下来。太阳能的利用有光热转换和光电转换两种方式。太阳能发电是一种新兴的可再生能源。
● 风能
风能地球表面大量空气流动所产生的动能。由于地面各处受太阳辐照后,气温变化不同以及空气中水蒸气的含量不同,因而引起各地气压的差异,在水平方向高压空气向低压地区流动,即形成风。风能资源决定于风能密度和可利用的风能年累积小时数。风能密度是单位迎风面积可获得的风的功率,与风速的三次方和空气密度成正比关系。
● 水能
水能是清洁能源、绿色能源,是指水体的动能、势能和压力能等能量资源。广义的水能资源包括河流水能、潮汐水能、波浪能、海流能等能量资源;狭义的水能资源指河流的水能资源,是常规能源,一次能源。人们目前最易开发和利用的比较成熟的水能,也是河流能源。水能主要用于水力发电。其优点是成本低、可连续再生、无污染。缺点是分布受水文、气候、地貌等自然条件的限制大。水容易受到污染,也容易被地形、气候等多方面的因素所影响。
● 生物质能
生物质能是太阳能以化学能形式储存在生物质中的能量形式,即以生物质为载体的能量。对于石油行业来讲,目前最为关切的是生物柴油。它是生物质能的一种,是指以油料作物、野生油料植物和水生植物油脂,以及动物油脂、餐饮垃圾油等为原料油,通过酯交换工艺制成的可代替柴油的再生性燃料。另外,燃料乙醇也越来越受到关注。
● 地热能
地热能是赋存于地球内部岩石和流体中的热能。它是驱动地球内部一切热过程的动力源,其热能以传导形式向外输送。地球内部温度高达7000℃,这些巨大的热能,透过地下水的流动和熔岩涌动至离地面1~5千米的地壳,热力得以被转送至接近地面的地方。高温的熔岩将附近的地下水加热。这些加热了的水,最终会渗出地面。运用地热能最简单和最合乎成本效益的方法,就是直接取用这些热源,并抽取其能量。
● 海洋能
海洋能指依附在海水中的可再生能源。海洋通过各种物理过程接收、储存和散发能量。这些能量以潮汐、波浪、温度差、盐度梯度、海流等形式,存在于海洋之中。地球表面积约为5.1亿平方千米,其中陆地表面积为1.49亿平方千米,占29%;海洋面积达3.61亿平方千米,占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13.7亿立方千米。一望无际的大海,不仅为人类提供航运、水源和丰富的矿藏,而且还蕴藏着巨大的能量。它将太阳能以及派生的风能等,以热能、机械能等形式蓄在海水里,不像在陆地和空中那样容易散失。