海洋能源：英国力争能源自给自足

2024-10-07 百科知识版权反馈

【摘要】：海洋能源的潜在实用性英国是个传统的能源出口国，但是再过一两年时间，英国就可能成为能源进口国。关于它的潜在实用性，绿色和平组织给予了积极的评价，它也许是将来能源利用的方向。艾莱岛利用海洋电力的计划之所以得到了支持，在于它能够充分地利用周围的潜在能源，满足日常生活的需要。而作为二次能源的汽油和柴油等则不然，生产它们几乎完全依靠化石燃料。

海洋能源的潜在实用性

英国是个传统的能源出口国，但是再过一两年时间，英国就可能成为能源进口国。整个欧洲也有这种趋势。现在我们更多要依赖国际市场上的油气资源，但也许开发本土可再生能源才是解决能源危机的关键。即便是在英国的偏远角落，也蕴藏着巨大的能量。

苏格兰古老的荒野将见证世界上最具革命性的能源开发工程。在荷兰专家弗里克的帮助下，苏格兰人在这里建立了海浪发电站。数百年来看似一文不值的海水，而今为人类提供了宝贵的资源。

海浪拍打岩壁时，将会撞击一个庞大的、内含特殊涡轮机的水泥路障。这个建筑就像一个拥有通风口的海蚀洞。

弗里克精心制造了一个叫浮球式波浪仪的装置，这是他们的实验基地，上面应用了非常先进的技术。通过另外一些仪器，他们可以获得一些必要的海浪数据，以便提高这个装置的发电效率。

他们的波浪制造机，由一个小小的鼠标控制。机器的一边有一排很短的桨片，这是桨片的前一部分；而桨片的后一部分则由气筒构成，它们能够在水中自由划动。所以，产生的波浪并不是条纹状的，而是像振动的小水洼，产生这样的效果主要得益于垂直的前面板。八支桨都是独立划行的，这也就制造了所需的波浪。

在崖壁上面，需要预留一个水下进水通道，而且至少是在水下5米处。这样一来，海水就会进入悬崖的通道之中。当水流在通道中运动时，气流就会驱动涡轮机。海水不停地运动，相应地涡轮机就会不停地转动。这是一个简单的概念，叫做振荡水柱，即利用海洋的运动抽吸空气，以驱动涡轮机，正如汽车引擎中的活塞一样。它有两个250千瓦对转的韦尔斯涡轮机，它的发明者是艾伦·韦尔斯教授。这种涡轮机有两个旋转式叶片。在气流的作用下，两个叶片相向转动。

所有装置都建在陆地上，既不需要起重机或直升机，也不需要装有支架的船只。如果全速运转，它们能提供500千瓦的电力，可以满足400个家庭的日常用电。

在这个地广人稀的地方建造波力发电装置无疑非常合适。关于它的潜在实用性，绿色和平组织给予了积极的评价，它也许是将来能源利用的方向。

不管怎么样，海洋电力的开发，越来越得到人们的关注，艾莱岛的公共汽车用的正是海洋电力。

艾莱岛利用海洋电力的计划之所以得到了支持，在于它能够充分地利用周围的潜在能源，满足日常生活的需要。为汽车提供电力的实际上是一个非常简单的充电器，既方便又环保，要做的工作也非常简单，只需要把插座的安全罩打开，接上插头就可以正常工作。它不需要燃油箱、火花塞，也不需要加油，而且没有尾气，也不污染环境。

可再生能源在人们的生活中逐渐发挥了作用，然而涉及电能的存储问题，就让人们大伤脑筋。存储可再生资源的重要性绝对不亚于发现核能，正因为如此，科学家把目光盯在充分利用氢能源上面。

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，因此必须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包括煤、石油、天然气及各种生物质等。

二次能源是联系一次能源和能源用户的中间纽带。二次能源又可分为“过程性能源”和“含能体能源”。当今电能就是应用最广的“过程性能源”；柴油、汽油则是应用最广的“含能体能源”。过程性能源和含能体能源是不能互相替代的，各有自己的应用范围。作为二次能源的电能，可从各种一次能源中生产出来，例如煤炭、石油、天然气、太阳能、风能、水力、潮汐能、地热能、核燃料等均可直接生产电能。而作为二次能源的汽油和柴油等则不然，生产它们几乎完全依靠化石燃料。随着化石燃料耗量的日益增加，其储量日益减少，终有一天这些资源将会枯竭，这就迫使人们寻找一种不依赖化石燃料的、储量丰富的新的含能体能源。氢能正是一种理想的新的含能体能源。

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质。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一蒸汽联合循环发电，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。

氢位于元素周期表之首，它的原子序数为1，在常温常压下为气态，在超低温高压下又可成为液态。作为能源，氢有以下特点：

(1)所有元素中，氢重量最轻。在标准状态下，它的密度为0.0899 g/l;在- 252.7℃时，可成为液体，若将压力增大到数百个大气压，液氢就可变为金属氢。

(2)所有气体中，氢气的导热性最好，比大多数气体的导热系数高出10倍，因此在能源工业中氢是极好的传热载体。

◆小贴士

艾莱岛

位于英国英格兰格拉斯哥以西的大西洋上，这里湖海交错，港湾幽深，海滩迤逦，海岛景色多变，气候舒适宜人，是英国著名的旅游避暑胜地。(www.chuimin.cn)

艾莱岛南北长约40千米，东西宽约32千米，似乎是从海底里升起来的一个庞然大物，透过薄暮余晖里明净的天空，可以清晰地看见岛上葱郁的林木和翠绿的庄稼。远方的浪潮镶着银白色的花边，永不停息地向海岸冲击而来，越近岸边，气势越猛，终于撞击在岸边的绝壁或岩石上，激起无数水柱和浪花，发出鼓震雷鸣般的巨响，气势宏伟壮观。岛上南端的基拉罗教堂，已有二百余年的历史，为一座圆形建筑物，设计上打破了教堂建筑的常规，别有一番风趣。岛上随处可见凯尔特式十字架，制作于公元8世纪的基尔布达顿十字架，上面的雕刻图案，至今保存完好，被视为苏格兰最精美的凯尔特式十字架。岛上最富有历史文化价值的建筑是圣尔曼镇的教堂墓地，十字架上有耶稣的画像，并刻有碑铭、小天使和其他装饰花纹。

艾莱岛的闻名还因为它是威士忌酒的故乡。这里酿制的威士忌酒风味独特，醇美甘甜，制作一直沿用250年之久的传统方法：将用水浸泡的大麦铺在芽床上，不时地翻动，待发芽后，用岛上带有特殊香味的泥炭火烘焙麦芽。目前岛上8家酒厂仍然坚持采用这种传统酿酒法。艾莱岛的居民不仅以酿制威士忌酒著称，而且以饮用威士忌而自豪，每逢岛上举行威士忌狂欢节，人们在民族乐器伴奏下，尽情地唱歌跳舞，开怀畅饮威士忌，通宵达旦，热闹非凡，给那些异国他乡的旅游者留下难忘的印象。◆

(3)氢是自然界存在最普遍的元素，据估计它构成了宇宙质量的75%，除空气中含有氢气外，它主要以化合物的形态贮存于水中，而水是地球上最广泛的物质。据推算，如把海水中的氢全部提取出来，它所产生的总热量比地球上所有化石燃料放出的热量还大9 000倍。

(4)除核燃料外氢的发热值是所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高的，为142351 kj/kg，是汽油发热值的3倍。

(5)氢燃烧性能好，点燃快，与空气混合时有广泛的可燃范围，而且燃点高，燃烧速度快。

(6)氢本身无毒，与其他燃料相比氢燃烧时最清洁，除生成水和少量氮化氢外不会产生诸如一氧化碳、二氧化碳、碳氢化合物、铅化物和粉尘颗粒等对环境有害的污染物质，少量的氮化氢经过适当处理也不会污染环境，而且燃烧生成的水还可继续制氢，反复循环使用。

(7)氢能利用形式多，既可以通过燃烧产生热能，在热力发动机中产生机械功，又可以作为能源材料用于燃料电池，或转换成固态氢用作结构材料。用氢代替煤和石油，不需对现有的技术装备作重大的改造，现在的内燃机稍加改装即可使用。

(8)氢可以以气态、液态或固态的金属氢化物出现，能适应贮运及各种应用环境的不同要求。

由以上特点可以看出，氢是一种理想的新的含能体能源。目前液氢已广泛用作航天动力的燃料，但氢能的大规模的商业应用还有待解决以下关键问题：

廉价的制氢技术。因为氢是一种二次能源，它的制取不但需要消耗大量的能量，而且目前制氢效率很低，因此寻求大规模的廉价的制氢技术是各国科学家共同关心的问题。而冰岛也早已经把开发氢能源纳入他们的计划。

北大西洋岛国冰岛的天气极端恶劣，然而，大陆板块的摩擦力却为他们提供了丰富的地热资源。在欧洲大陆板块与北美大陆板块的作用下，冰岛存储了大量的高温地下水，整个国家也由此而处于一片蒸汽的笼罩之中。把蒸汽引到地面，如同在苏打水中插一根吸管一样简单。

当蒸汽引到地面之后，冰岛的人们会通过管道进行传送。

这些管道和输油管很像，只不过运输的并非原油，而是高压下的热水。现在，在这片厚厚的冰岛下面拥有丰富的地热资源，冰岛人钻到了地下大约1000米、2 000米甚至3 000米的地方。然后他们就获得了像那个洞一样的钻孔，这些钻孔提供的能量非常巨大，大约为85兆瓦。蒸汽的压强也非常高，能够达到52巴。除此而外，还有另外一个相当棘手的难题：冰岛的地下水中杂有很多其他矿物质，并不是纯净的水。冰岛人的解决方案就是添加硫化氢。然而，虽然这可以有效地减少水垢，但供应雷克雅未克的水有一股臭鸡蛋的气味。好在这里的水只是用来发电，而不是生产香水。

冰岛人装备了一个30兆瓦的冷凝装置，他们还能生产75兆瓦的蒸馏热水。在这个过程中，涡轮机和热交换系统会相互作用。通过这种方式，机械能转化为电能，这样做既高效又便捷。他们能创造出30兆瓦的发电量，足以满足一个小城镇的生活和生产用电。也就是说，仅仅一台小型发电机的发电量就能够满足3.2万～3.3万人的用电需要。这相当于40个“海蛇”或15个丹麦风车的发电量。然而，冰岛人依然称之为小型发电站。显然，他们还有更大的梦想。

冰岛人拥有极其丰富的电力能源，他们正计划进行水电解，目的是获取基本水分子，并最终制造纯氢，为未来的发展提供高效能源。

另外，居住在地热断层地带还有一个好处。冰岛是地球上最寒冷的国家之一，但聪明的冰岛人却充分利用地热资源，创造了世界上最大的热浴盆。

这是因为在发电过程中，他们用不完的盐水和矿泉水都会排入蓝湖之中。虽然湖水被称为矿泉水，但它们不能喝，这些水主要是矿泉洗浴用水。

雷克雅未克的蓝湖是北极和热带的混合体。水在地下时的温度约240℃，但经过一番处理之后，居民洗浴时水的温度已降到37～40℃之间，非常舒服。蓝湖之所以呈淡蓝或浅灰蓝，是因为水中悬浮着大量的硅石微粒，这种颜色非常漂亮，尤其是在周围白雪的衬托下。呈现出绿色则是因为里面存在大量海藻。地热海藻就生长在这个水域中，这里是天堂才有的地方。在数九寒天的冬季，选择一个晴朗的夜晚，于凌晨一两点钟，躺在这里观看漫天的星星和耀眼的北极光，那才是真正的心旷神怡。

不管置身在哪里，人们都要开发潜在的能源。冰岛是个非常小的岛国，数百年来，人们一直过着近乎与世隔绝的生活。然而，大自然赋予了冰岛无尽的地热资源，他们加以很好的利用才能生存发展。

然而，能源危机仍然威胁着世界上的其他国家。在21世纪，如何开发利用海洋依然会是人类所面临的一个重大课题。

海洋能源：英国力争能源自给自足

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