海洋能源：丰富再生能源与科学传奇

2024-10-07 百科知识版权反馈

【摘要】：丰富的海洋能源对于传统能源的开发，人类已经到了非常关键而必须严肃面对的时候。事实上，占全球70%的海洋所蕴藏的再生能源，估计远超过全球能源的总消耗量。在浩瀚的大海里，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。因为太阳、月亮作用于地球的万有引力与地球自转运动使得海洋水位形成高低变化，称之为潮汐。海洋波浪是由太阳能源转换而成的。据估算世界上可利用的海流能约为0.5亿千瓦。

丰富的海洋能源

对于传统能源的开发，人类已经到了非常关键而必须严肃面对的时候。现代人的能源需求大约相当于每人每天20升的石油，是以前农业社会的10倍。按照这样的开发速度，世界的石油储存量大约只剩43年，天然气只剩62年，铀只剩60年，煤只剩230年可以利用。而且，这些传统能源的开采费用，也将随着资源的愈来愈稀少，变得更加昂贵。此外，温室效应及其他污染问题也将日益严重。这样的噩梦，使得能源学家不得不重新思考目前仅占世界能源总使用量3%的再生能源，如太阳能、风能、水能、地热能与海洋能等的定位。

根据德国的调查显示，德国年轻人认为科技的明日之星，第一位居然是能源科技，第二位才是电脑及网络科技。欧洲议会联盟已计划在2050年前完成执行所谓的“阳光能源改革计划”，这项计划包括：50年内减少能源需求量的50%，利用太阳能提供40%的能源，利用生质能提供30%的能源，利用风能提供15%的能源，利用水能提供10%的能源，及利用石油提供5%的能源。

事实上，占全球70%的海洋所蕴藏的再生能源，估计远超过全球能源的总消耗量。在浩瀚的大海里，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。

因为太阳、月亮作用于地球的万有引力与地球自转运动使得海洋水位形成高低变化，称之为潮汐。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。中国在唐朝的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20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。

潮汐发电就是利用涨潮与退潮来发电，与水力发电原理类似。涨潮时海水自外流入，推动水轮机产生动力发电，退潮时海水退回大海，再一次推动水轮机发电。据估计，全世界的海洋潮汐能约有20亿多千瓦，每年可发电12 400万亿度。今天，世界上第一个也是最大的潮汐发电厂就位于法国的英吉利海峡的朗斯河河口，年供电量达5.44亿度。

因此，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。

海洋波浪是由太阳能源转换而成的。因为太阳辐射的不均匀加热与地壳冷却及地球自转，就形成了风，风吹过海面又形成波浪。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，它的大小与风速成一定比例。

波浪能是巨大的，一个巨浪就可以把13吨重的岩石抛升20米高。一个波高5米，波长100米的海浪，在1米长的波峰面上就具有3 120千瓦的能量，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。据估算，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。

除了潮汐与波浪能，海流同样可以为我们提供能量。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。

把温度的差异作为海洋能源的想法倒是很奇妙的。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。(www.chuimin.cn)

海洋温差发电是利用深海冷水与表层的温海水之间的温度差，经热传转换来发电，它的发展历史相当久远。早在1881年达森瓦便提出利用海洋表层与深层间的温度差异来发电。1927年法国科学家克劳德在古巴哈瓦那附近玛丹札斯海岸，进行岸上式海水温差发电实验，实际发出22千瓦的电力。

1930年，克劳德在古巴建立第一座开放式温差电厂，证实了利用海洋温差来生产电能的可能性。1940年，克劳德以“自天然水中取得动力的方法及其装置”的发明专利，获得法国政府的大力支持，这个计划一直持续到1955年。

1965年，美国人安德森重新检讨克劳德设计的温差电厂，并提出改进意见，使得海洋温差发电再度引起人们的注意。1 979年，夏威夷群岛可纳外海，由洛克希德公司建造的Mini- OTEC海洋温差发电实验，成功产生50千瓦的发电量。1980年，美国能源部正式建造发电量为1000千瓦的海洋温差发电实验厂。1981年，日本东京电力设计公司、东芝及清水建设等公司在日本政府的资助下在瑙鲁共和国建造100千瓦海洋温差发电厂，供给小学电力，为世界首次海洋温差发电民用化。接着法国在塔希提，英国在加勒比海，荷兰在巴厘，瑞典在牙买力口，日本在冲绳岛，美国在夏威夷、关岛等地，各自投入人力及经费加强开发研究。

海洋再生能源种类　　预估蕴藏量　　可开发蕴藏量

海洋温差能　　　　　3万兆瓦　　　 3 000兆瓦

波浪能　　　　　　　1万兆瓦　　　 100兆瓦

潮汐能　　　　　　　1000兆瓦　　 10兆瓦

海流能　　　　　　　3750兆瓦　　 75兆瓦

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。

海洋中蕴藏着巨大的能量，只要海水不枯竭，其能量就生生不息。作为新能源，海洋能源已吸引了越来越多的人们的兴趣。

海洋能源：丰富再生能源与科学传奇

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