海洋能源是可再生能源吗?
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。
海洋能是海水运动过程中产生的可再生能。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、太阳和其他星球引力,其他海洋能均源自太阳辐射。所以是可再生能源。
海洋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、盐度差能等的存储量就高达天文数字。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。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,其能储量是目前全世界各国每年耗能量的几百倍甚至几千倍。
海洋能具有如下一些特点。
第一,它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。
第二,它具有可再生性。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。
第三,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。
第四,海洋能属于清洁能源,也就是海洋能一旦开发后,其本身对环境污染影响很小。
关于海洋能特点的叙述正确的是:海水运动中蕴藏着巨大的能量,它们属于可再生资源,而且无污染。但这些能量密度很小,要开发利用它们,必须采用特殊的能量转换装置,开发起来工程投资较大,效益也不高。
一、基本信息
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,这些能量以潮汐能、波浪能、温差能、盐差能、海流能等形式存在于海洋之中。
二、基本概念
海洋能是一种蕴藏在海洋中的可再生能源,包括潮汐能、波浪引起的机械能和热能。海洋能同时也涉及一个更广的范畴,包括海面上空的风能、海水表面的太阳能和海里的生物质能。中国拥有18,000公里的海岸线和总面积达6,700平方公里的6,960座岛屿。
这些岛屿大多远离陆地,因而缺少能源供应。因此要实现我国海岸和海岛经济的可持续发展,必须大力发展我国的海洋能资源。
海水温差能是一种热能。低纬度的海面水温较高, 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。
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
潮汐能发电是海洋能发电的一种,但它是海洋能利用中发展最早,规模最大的一种。
潮汐能海水周期性涨落运动中所具有的能量。其水位差表现为势能,其潮流的速度表现为动能。这两种能量都可以利用,是一种可再生能源。由于在海水的各种运动中潮汐最守信,最具规律性,又涨落于岸边,也最早为人们所认识和利用,在各种海洋能的利用中,潮汐能的利用是最成熟的。
扩展资料
海洋的潮汐中蕴藏着巨大的能量。在涨潮的过程中,汹涌而来的海水具有很大的动能,而随着海水水位的升高,就把海水的巨大动能转化为势能;在落潮的过程中,海水奔腾而去,水位逐渐降低,势能又转化为动能。
世界上潮差的较大值约为13—15m,但一般说来,平均潮差在3m以上就有实际应用价值。潮汐能是因地而异的,不同的地区常常有不同的潮汐系统,他们都是从深海潮波获取能量,但具有各自独特的特征。尽管潮汐很复杂,但对于任何地方的潮汐都可以进行准确预报。
潮汐能的利用方式主要是发电。潮汐发电是利用海湾、河口等有利地形,建筑水堤,形成水库,以便于大量蓄积海水,并在坝中或坝旁建造水利发电厂房,通过水轮发电机组进行发电。
只有出现大潮,能量集中时,并且在地理条件适于建造潮汐电站的地方,从潮汐中提取能量才有可能。虽然这样的场所并不是到处都有,但世界各国都已选定了相当数量的适宜开发潮汐电站的站址。
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。
海洋能源分类
1.潮汐能
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。中国在唐朝沿海地区就出现了利用潮汐来推磨的小作坊。后来,到了11-12世纪,法、英等国也出现了潮汐磨坊。到了二十世纪,潮汐能的魅力达到了高峰,人们开始懂得利用海水上涨下落的潮差能来发电。据估计,全世界的海洋潮汐能约有二十亿多千瓦,每年可发电12400万亿度。
今天,世界上第一个也是最大的潮汐发电厂就处于法国的英吉利海峡的朗斯河河口,年供电量达5.44亿度。一些专家断言,未来无污染的廉价能源是永恒的潮汐。而另一些专家则着眼于普遍存在的,浮泛在全球潮汐之上的波浪。
2.波浪能
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。
波浪能是巨大的,一个巨浪就可以把13吨重的岩石抛出20米高,一个波高5米,波长100米的海浪,在一米长的波峰片上就具有3120千瓦的能量,由此可以想象整个海洋的波浪所具有的能量该是多么惊人。据计算,全球海洋的波浪能达700亿千瓦,可供开发利用的为20-30亿千瓦。每年发电量可达9-万亿度。
3.海流
除了潮汐与波浪能,海流可以作出贡献,由于海流遍布大洋,纵横交错,川流不息,所以它们蕴藏的能量也是可观的。例如世界上最大的暖流——墨西哥洋流,在流经北欧时为1厘米长海岸线上提供的热量大约相当于燃烧600吨煤的热量。据估算世界上可利用的海流能约为0.5亿千瓦。而且利用海流发电并不复杂。因此要海流做出贡献还是有利可图的事业,当然也是冒险的事业。
4.海洋温差能
把温度的差异作为海洋能源的想法倒是很奇妙。这就是海洋温差能,又叫海洋热能。由于海水是一种热容量很大的物质,海洋的体积又如此之大,所以海水容纳的热量是巨大的。这些热能主要来自太阳辐射,另外还有地球内部向海水放出的热量;海水中放射性物质的放热;海流摩擦产生的热,以及其他天体的辐射能,但99.99%来自太阳辐射。因此,海水热能随着海域位置的不同而差别较大。海洋热能是电能的来源之一,可转换为电能的为20亿千瓦。但1881年法国科学家德尔松石首次大胆提出海水发电的设想竟被埋没了近半个世纪,直到1926年,他的学生克劳德才实现了老师的夙愿。
5.盐度差能
此外,在江河入海口,淡水与海水之间还存在着鲜为人知的盐度差能。全世界可利用的盐度差能约26亿千瓦,其能量甚至比温差能还要大。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。