登陆注册
7256500000033

第33章 取之不尽的能源

广阔的海洋不仅蕴藏着丰富的矿产资源和食物资源,更有真正意义上取之不尽的海洋能源。它既不同于海底所储存的煤、石油、天然气等海底能源资源,也有别于溶于水中的铀、镁、锂、重水等化学能源资源,它有自己独特的方式与形态,魅力无穷。

海洋能就是海洋中的可再生能源,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。它的种种优点吸引着各方积极研究。

海洋能有四个显著特点,它们分别是:

1.海洋能占海洋总水体的一大部分,而单位体积、单位面积、单位长度所拥有的能量较小。这就意味着,要想得到大能量,就要从大量的海水中获得。

2.海洋能具有可再生性。它既不用烧煤,也不用烧油,而是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,这种能源就不会枯竭。

3.海洋能有较稳定与不稳定能源的区别。较稳定的能源有温度差能、盐度差能和海流能。不稳定能源又分为两种,一种是变化有规律,一种是变化无规律。属于不稳定但变化有规律的有潮汐能与潮流能。现实中,人们可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,预测未来所发生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调整发电运行。波浪能则属于既不稳定又无规律的一种。

4.海洋能属于新型的清洁能源,使用它发电不必消耗燃料,也不产生废物、废液、废气,不需要运输。开发海洋能源不会产生新的污染,对环境的影响小于传统的能源开发产业,而且利大于弊。可说是最具绿色环保意念的“蔚蓝力量”。

海洋能源的种类主要分为以下几种。

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。

潮汐

潮汐能可以像水能和风能一样用来推动水磨、水车等,也可以用来发电。当前,潮汐能的主要功能就是发电。

利用潮汐能发电,首先要做的就是在海湾或河口建筑拦潮大坝。形成水库,在坝中修建机房,安装水轮发电机,利用水位差使海水带动水轮机发电。建成潮汐发电站后还有利于海产养殖业的发展。

世界上,潮汐能主要多分布在潮差较大的喇叭形海湾和河口地区,如加拿大的芬迪湾、巴西的亚马逊河口、南亚的恒河口和中国的钱塘江口等都蕴藏着大量的潮汐能。

我国海岸线的长度为1.8万公里,潮汐能资源十分丰富。在潮汐能资源的开发利用上,目前我国沿海地区已经修建了一些中小型潮汐发电站。在温岭江厦港,就有一座我国规模最大的潮汐发电站——江厦潮汐发电站,它还是世界第三、亚洲第一大潮汐发电站。潮汐发电站受潮水涨落的影响,具有很大的不稳定性,海水对水轮机及其金属构件的腐蚀及水库泥沙淤积问题都较严重。这些问题都是急需解决的,只有将这些做好,就能更好地利用潮汐能来发电。

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。

具体而言,波浪能就是指海洋表面波浪所具有的动能和势能。海洋表面的海水受太阳辐射给予的热量,可以说它是世界最大的太阳能收集器。温暖的地表海水,造成与深海海水之间的温差,由于风吹过海洋时产生风波,这种风波在辽阔的海洋表面上,风能以自然储存于水中的方式进行能量转移,因此,说波浪能是太阳能的另一种浓缩形态,并不是没有道理的。

在所有海洋能源中,波浪能是最不稳定的一种能源。波浪能是由风把能量传递给海洋而产生的,它事实上是吸收了风能而形成的,它的能量传递速率与风速有一定关系,也和风与水相互作用的距离(即风区)有关。水团相对于海平面发生位移时,使波浪具有势能,而水质点的运动,则使波浪具有动能,从而使波浪能发挥出作用。

在风较多的沿海地带,波浪能的密度通常都很高。例如,英国沿海、美国西部沿海和新西兰南部沿海等都是风区,有着十分有利的波候。而我国的浙江、福建、广东和台湾沿海的波能也较为丰富,在工业经济发展上功不可没。

波浪能之所以能够发电是通过波浪能装置,将波浪能首先转换为机械能,再最终转换成电能。这一技术源自于20世纪80年代初,西方海洋大国利用新技术优势纷纷展开实验,但受客观条件和技术影响,所取得的效果效益有好有差。

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。

海流能的利用方式主要是发电。1973年,美国研制出一种名为“科里奥利斯”的巨型海流发电装置。该装置为管道式水轮发电机。机组长110米,管道口直径170米,安装在海面下30米处。在海流流速为2.3米/秒条件下,该装置获得8.3万千瓦的功率。此外,日本、加拿大也在大力研究试验海流发电技术。到目前为止,我国的海流发电研究也已经有样机进入中间试验阶段,发展前景不可限量。

相比陆地上的江河,利用海流发电要方便得多,它既不受洪水的威胁,又不受干旱的影响,几乎以常年不变的水量和一定的流速流动,为人类提供了可靠的能源。

利用海流发电,除了上面所说的类似江河电站管道导流的水轮机外,还有类似风车桨叶或风速计那样机械原理的装置。一种海流发电站,有许多转轮成串地安装在两个固定的浮体之间,在海流冲击下呈半环状张开,看上去很像花环,因此被称为花环式海流发电站,它是目前海流发电站的主要形式。

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。

大多数情况下,海洋温差是指南纬25°至北纬32°之间海域中海水深层与表层的温度差。我国位于东半球,拥有较好的海洋温差条件,尤其是台湾附近海水温差更大,能够使人们得以很好地利用。

海洋温差能的主要功能就是利用温差发电。海洋温差发电主要采用两种循环系统,一种是开式,一种是闭式。在开式循环中,表层温海水在闪蒸蒸发器中,由于闪蒸而产生蒸汽,蒸汽进入汽轮机做功后流入凝汽器,由来自海洋深层的冷海水将其冷却。在闭式循环中,来自海洋表层的温海水先在热交换器内将热量传给丙烷、氨等低沸点工质,使之蒸发,产生的蒸汽推动汽轮机做功后再由冷海水冷却。在这个循环的过程中,可以不断地将海水的温差变成电力,由此使发电成为实现。

4.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在很久以前已被人们认识到。

其发电原理主要是:当把两种浓度不同的盐溶液盛在一个容器中时,浓溶液中的盐类离子就会自发地向稀溶中扩散,一直到两者浓度达到一致。所以,盐差能发电,就是利用两种含盐浓度不同的海水化学电位差能,并将其转换为有效电能。有学者在经过详细的计算后发现在17℃时,如果有1摩尔盐类从浓溶液中扩散到稀溶液中去,就会释放出5500焦的能量来。由此专家设想到:只要有大量浓度不同的溶液可供混合,就一定会有巨大的能量释放出来。经过进一步计算还发现,如果利用海洋盐分的浓度差来发电,它的能量可排在海洋波浪发电能量之后,但又要大于海洋中的潮汐能和海流能。

利用盐差能发电有多种方式,比如有渗透压式、蒸汽压式和机械一化学式等,其中渗透压式方案获得了人们最大的重视。将一层半渗透膜放在不同盐度的两种海水之间,通过这个膜会产生一个压力梯度,迫使水从盐度低的一侧渗透到盐度高的一侧,从而稀释高盐度的水,直到膜两侧水的盐度变成一致。此压力称为渗透压,它与海水的盐浓度及温度有着很大的关联。

据估算,地球上存在的可利用的盐差能达26亿千瓦,其能量甚至比温差能还要大。由此可见,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。作为新型的能源,海洋能源已吸引了全世界越来越多人的兴趣。

同类推荐
  • 绿色海洋(地球一小时)

    绿色海洋(地球一小时)

    覆盖地球表面71%的海洋,是太阳系其他星球所见不到的最为独特的地理景观。对人类而言,海洋与人类生活息息相关,紧密相连。海洋是人类社会持续发展的希望所在,保护海洋、爱护海洋,创造绿色海洋是人类最紧迫的任务。
  • 探索机器人的世界(海洋与科技探索之旅)

    探索机器人的世界(海洋与科技探索之旅)

    正是在促进民族富强和人类和谐繁荣的责任驱使之下,我们完成了动物与海洋、植物与海洋、宝藏与海洋、科学与海洋、海洋中的食物链、揭开神秘大洋的面纱等编撰,以进一步帮助广大青年朋友丰富海洋知识,增强海洋意识,树立正确的海洋观念,以期更多的优秀青年立志于投身海洋事业,为国家发展和人类进步做出贡献。
  • 多姿气象

    多姿气象

    进入21世纪后,中国气象业务现代化建设突飞猛进,气象卫星、新一代天气雷达和各种现代化气象仪器投入使用,全国地面气象通信宽带网络系统建成并投人运行,全国气象单位之间实现了任意点到点之间的通信。气象业务现代化建设的快速发展,不仅增加了大量气象信息,推动了气象业务和科研的发展,提高了预报质量,而且实现了中国气象频道音、视频天气预报节目实时播放,使各种气象服务产品更加快捷及时并且全天候地服务于百姓、服务于社会、服务于经济建设。《多姿气象》解释了风、云、雨、雪、雷、雹等天气现象形成与变化规律,介绍现代气象研究与观测的技术与方法,各类天气现象对人类生产、生活的影响等,供相关读者阅读参考。
  • 新知识图书馆:不容忽视的食品安全

    新知识图书馆:不容忽视的食品安全

    在人们的第一印象之中,营养、美味等这些美好的词语似乎正在逐渐远离被我们称之为食品的那些东西。在这种种问题的困扰之下,人们不得不重新审视食品安全问题,不得不将保障人类的食品安全提上议事日程。因为食品安全不但关乎着每个人的生命,还关乎人类的未来。
  • 与科学家相约(科学知识大课堂)

    与科学家相约(科学知识大课堂)

    为了普及科学知识,探索科学发展的历程,领略科学丰富多彩的趣味,弘扬科学名家的丰功伟绩,学习科学家不懈的创新精神与无私的奉献精神,培养青少年科学、爱科学的浓厚兴趣,并密切结合青少年朋友日常的生活与学习特点,我们组织编写了这套《科学知识大课堂》。作为一套普及科学知识的通俗读物,本书有别于专业的学术论著,侧重于知识性、趣味性、实用性,注重对青少年科技素质的培育、科学兴趣的培养、科学精神的塑造与科学方法的启迪,不求面面俱到,但求言之有物,物有所指,指有所发。
热门推荐
  • 滑稽修仙

    滑稽修仙

    姬戈叶在被女朋友甩了以后,在家醉倒,突然,自小戴着的神秘玉佩,绽放出圣洁的光芒,从此,姬戈叶走上了一条不归路.....
  • 王俊凯:终究是梦

    王俊凯:终究是梦

    他说:“阿溪,阿凯会伴你一世。”他说:“阿溪,我带你去重庆看看吧,那里很美,有你和我幼时的回忆,我相信你一定会记起来些什么的。”他说:“阿溪,等我们去了重庆后,我们一起去小时候我们俩小时候的那个孤儿院的另一个山头去玩玩吧,小时候我们都很想去那里看看呢。”他说:“阿溪,你并不是一个人,你还有我。”他说:“阿溪,阿凯爱你啊……”他说:“阿溪,晚安……”嗯,阿凯,晚安……我也爱你……只不过,你伴了我一世,我只能伴你一时
  • 大藏正教血盆经

    大藏正教血盆经

    本书为公版书,为不受著作权法限制的作家、艺术家及其它人士发布的作品,供广大读者阅读交流。
  • 幻冕记

    幻冕记

    幻世界,因魂气之力,斗争生命。凭实力的现实,又有谁人能加冕圣光之冠?幻世,乱世,济世,重生之世,身世之谜,谁人知其源?一把千幻伞,踏尽天涯,一场情愿,比翼大陆,拯救宗门,尽幻世。幻冕记,一个新的纪元……
  • 一键成名

    一键成名

    大三学生易小禾一觉醒来,发现世界全变了。喝了神秘药水可以隐身,吃颗果实居然可以变聪明,开个宝箱开出了外星人......他是文学界的新星,武术界的奇葩,娱乐界的教父,魔术界的扛把子......“别人都在假装正经,那我只好假装不正经咯。”“我看了自己二十多年才看顺眼,你一时看我不顺眼也很正常。”“我上过大学,也被大学上过。”—————————————————————PS:求推荐!求收藏!PS:喜欢本书的可以加群-313731056欢迎加入!
  • 符控九重天

    符控九重天

    叶寒魂穿异界,意外获得一张残符,他的人生从此一改颓废,一飞冲天!在大乾国崛起,一步步走向巅峰!跨越重重逆境,败尽各路天骄!灭杀一切在阻碍!弹指间,金色符纹闪烁而出,掌控九重天,主宰诸天星辰!……
  • 金针诗格

    金针诗格

    本书为公版书,为不受著作权法限制的作家、艺术家及其它人士发布的作品,供广大读者阅读交流。
  • 神之太初

    神之太初

    茫茫宇宙,无尽黑暗。亿万恒星,散发着黯淡昏黄的光,它们被黑暗围剿着,仿佛荒原上的一粒粒萤火,只能臣服于黑暗君王座下,亿万载供其驱使。千年,万年,亿万年……宇宙永远黑暗着、静止着,似乎也将永恒静止下去。然而,随着那一天的到来,这似乎永恒不变的一幕,终于被打破。打破宇宙寂静的,是一道不知从何而来的流光。一人、一兽、一枪。人俊朗而愤怒,兽神圣而炽烈,枪冰冷而锋锐。……宇宙迎来了新的篇章。
  • 戮天神帝

    戮天神帝

    生与死轮回不止,我们生,他们死!杀就要杀个巅峰不败,战就要战个浴血苍穹,废材崛起,杀戮横行,且看众生无我,登顶无上大道,成就一代戮天神帝。
  • 明年我们升初四

    明年我们升初四

    如果早点和你相识,我们会不会在一起,而我又会不会更加珍惜整个初中?