面對高昂的油價(jià)和不斷減少的資源，人類正在探索新的能量來源。本文介紹如何通過海洋表層的溫水與深層冷凍水的溫差來獲取能源，簡稱OTEC。這是一個(gè)寵大的工程，正在建設(shè)中，它是如何實(shí)現(xiàn)的？

 

    海洋熱能轉(zhuǎn)換，本圖顯示了海洋熱能轉(zhuǎn)換工廠的熱傳導(dǎo)流程。地表水和海洋深層水之間的熱差被用來產(chǎn)生蒸汽以驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī)。 （洛克希德·馬丁公司）

Turbine Blades  渦輪葉片

Turbine Generator 渦輪發(fā)電機(jī)

Working Fluid  工作水流（氨水）

Magnetic Field 磁場

Electricity 電流

Heat Exchanger(Evaporator)   熱交換器（蒸發(fā)器）

Heat Exchanger(Condenser)   熱交換器（冷凝器）

Pump 泵

Cold Seawater 冷凍深水層

Warm seawater 溫水層

     未來的能源生產(chǎn)有這樣一個(gè)可能性：獲取地球上熱帶海洋的能量，利用地表水和海洋深層水的自然溫差來驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī)。理論上并不困難，假如你不需要建設(shè)一個(gè)規(guī)模大得荒唐的管道系統(tǒng)--直徑33英尺，并伸展到水下一公里。做為對比，它和紐約地鐵隧道一樣寬大，而高度相當(dāng)于三個(gè)帝國大廈。

    “要產(chǎn)生如此大的能量，海洋溫差能轉(zhuǎn)換工廠將運(yùn)轉(zhuǎn)象河流一樣流量的水”勞里說，他是洛克希德·馬丁公司 OTEC（海洋熱能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)）首席技術(shù)官，正在建設(shè)10兆瓦試驗(yàn)工廠的管道。

    這種結(jié)構(gòu)還需要承受不斷搖擺的洋流壓力，3,200英尺深的大氣壓力和所攝取海水本身的溫度變化--總之修建這個(gè)管道是巨大的挑戰(zhàn)。

    下面講洛克希德公司是怎樣做的。

    海洋是巨大的熱能庫，特別是在熱帶，在溫暖的表層水和深層冷水之間的溫度差可以達(dá)到40華氏度以上。這種差別可以被用來運(yùn)行熱力發(fā)動(dòng)機(jī)。

    溫暖的表層水進(jìn)入熱交換器，蒸發(fā)氨溶液，產(chǎn)生的蒸汽驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī)，氨重新用冷海水濃縮。然后將水排回到海洋，排出的水溫比抽進(jìn)來前高幾度。但要達(dá)到傳統(tǒng)火電廠的發(fā)電水平，比如100兆瓦或更多的能源生產(chǎn)規(guī)模，需要的水量是相當(dāng)驚人的。

    首次探討OTEC是在20世紀(jì)70年代，現(xiàn)在面對不斷上漲的能源價(jià)格，這個(gè)概念重新浮出水面。一個(gè)10兆瓦的海洋熱能發(fā)電廠預(yù)計(jì)今年晚些時(shí)候投入運(yùn)營。

    在美國海軍授權(quán)下，洛克希德公司設(shè)計(jì)了一種新型復(fù)合材料管道，工程師們在位于加州的公司廠房內(nèi)建造一個(gè)試驗(yàn)?zāi)Ｐ?。真正的OTEC管道將直接在海洋發(fā)電廠所在位置建造，并直接安放在水里。

    一個(gè)3200英尺長，33英尺寬的管道，不是那種你可以在工廠里建造，然后直接拉到海上，投到水里的設(shè)施，邁爾解釋道。

    除了鐵路或駁船的運(yùn)輸方面的挑戰(zhàn)，把它提升到合適的角度，拖放到適當(dāng)?shù)纳疃纫矌缀跏遣豢赡艿摹Ｂ蹇讼５聦⑹褂迷摴臼状伍_發(fā)的宇宙飛船建造技術(shù)，在現(xiàn)場完成制造和安裝。制造過程被稱為VARTM（真空輔助樹脂傳遞成型），這與波音公司建立其787夢想飛機(jī)采用相同的基本過程。VARTM通常由玻璃纖維增強(qiáng)聚酯或乙烯基樹脂構(gòu)成，滿足冷水管的所有靈活性和穩(wěn)定性的要求。至于定制的比例，由于競爭的原因不便透露。

OTEC的規(guī)模參照：一個(gè)海洋熱能轉(zhuǎn)換工廠的冷水進(jìn)水管將需要至少有1公里長-相當(dāng)于三個(gè)帝國大廈一樣高。

Meyer說：“我們設(shè)計(jì)了一個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)這一進(jìn)程，并使它保持垂直，這使我們能夠抽出管道部件。”

部件制作，將材料和樹脂倒入模具，等它象混凝土一樣固化。真空消除任何缺陷和氣泡，留下一個(gè)完全形成的管道。Meyer表示，洛克希德將這樣制造部件，但部件大小仍有待確定。一個(gè)部件的長度越長，整個(gè)管道的完成速度越快。但考慮到所能操作的部件大小，實(shí)際上是有極限的。

她補(bǔ)充說，制造部件的平臺，必須能夠抵御大風(fēng)，風(fēng)暴，海流等現(xiàn)象，洛克希德公司將使用海上鉆井行業(yè)首創(chuàng)的技術(shù)。

為建造10兆瓦的發(fā)電廠，洛克希德公司正在建設(shè)一個(gè)直徑4米的管道（約13英尺）。對于一個(gè)100兆瓦的發(fā)電廠，管道直徑將達(dá)10米或33英尺。

管道的長度將取決于冷水深度 - 在一些潛在的海洋熱能轉(zhuǎn)換區(qū)域，冷卻水可能潛伏深約1000米，在其它區(qū)域，它可能較淺。世界上有很多區(qū)域適合海洋熱能轉(zhuǎn)換，大部分在赤道周圍。

管道的建設(shè)也需避免吸入海洋生物。冷凍深水層營養(yǎng)豐富，但生物群并不密集，因?yàn)樘^黑暗。但許多哺乳動(dòng)物，魷魚和其它生物可能游過吸水口。 美國環(huán)境保護(hù)署正與洛克希德公司合作，確定最大吸水量，使動(dòng)物能夠安全的游過，而不是被吸進(jìn)水管。

最終，海洋熱能轉(zhuǎn)換工廠將有益于熱帶區(qū) - 像夏威夷，菲律賓，等等 - 或依賴進(jìn)口石油的海軍基地。在很大程度上，它可以代替或補(bǔ)充傳統(tǒng)的發(fā)電廠，據(jù)洛克希德說。但必須建造寵大的管道網(wǎng)絡(luò)。

概述

 

海洋熱能轉(zhuǎn)換

海洋熱能轉(zhuǎn)換科技運(yùn)用海洋表面較暖的海水與約1,000米深較冷的海水溫差，來推動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。海洋熱能轉(zhuǎn)換發(fā)電機(jī)可設(shè)于陸上，亦可安裝于浮臺或海上的船只。巨型喉管是海洋熱能轉(zhuǎn)換發(fā)電機(jī)的主要組件，負(fù)責(zé)將冷水輸送到海洋表面。

海洋熱能轉(zhuǎn)化

 海洋熱能轉(zhuǎn)換海洋熱能轉(zhuǎn)換（Ocean Thermal Energy Conversion，OTEC）利用表層海水與下層海水之間的溫度差來產(chǎn)生能源。因?yàn)殛柟庹丈?，表層海水溫度較高，而下層的海水溫度則低得多。海洋熱能轉(zhuǎn)換工廠（或稱海洋溫差發(fā)電廠）利用溫暖的表面海水加熱氨水或其他低沸點(diǎn)的液體，由此產(chǎn)生氣體推動(dòng)渦輪機(jī)發(fā)電。之后，這些氣體用從海洋深處泵送上來的海水進(jìn)行冷卻，從而循環(huán)使用。如果海洋吸收的太陽能有千分之一轉(zhuǎn)化成電能，便可提供相當(dāng)于美國一天耗電量20倍的電能。然而，海洋熱能轉(zhuǎn)換的設(shè)備規(guī)模龐大，需要大量資金的預(yù)先投入。

工作

海洋熱能轉(zhuǎn)換

這就是利用被太陽照熱的海水與海面下約762米深處的冷水之間的溫差來產(chǎn)生電力。OTEC不受變換不定的海浪和潮汐的影響。只要太陽照射在洋面上，這種燃料就是免費(fèi)的。因?yàn)閮?chǔ)存在海洋中的太陽能是取之不盡的。

海洋熱能轉(zhuǎn)換海洋每天從太陽吸取的熱能，相等于2500億桶石油產(chǎn)生的能量。海洋的水溫隨著深度而變化，這種技術(shù)利用不同深度的海水溫差推動(dòng)滑輪發(fā)電。

本質(zhì)

在本質(zhì)上，海洋是地球上最大的太陽能收集器。它每年收集的能量約為37萬億千瓦，是全世界人類所消耗電力的4000倍！在典型的1平方公里的洋面蘊(yùn)含的能量相當(dāng)于1萬多桶石油。同其他海洋能源相較，OTEC的優(yōu)越性是顯而易見的。比如海浪和洋流的動(dòng)能較低，起伏不定，不能始終如一，穩(wěn)定地帶動(dòng)發(fā)電機(jī)。

優(yōu)點(diǎn)

海洋溫差發(fā)電是連續(xù)性的輸出，不像太陽能或風(fēng)力會(huì)受時(shí)間，氣候等影響而隨時(shí)變動(dòng)。
溫差發(fā)電廠往往建於海中，遠(yuǎn)離城市及海濱，對於居住環(huán)境沒有干擾及不良影響，此外當(dāng)初欲建廠時(shí)，對土地之取得,購置也不致會(huì)發(fā)生問題。
溫差發(fā)電可伴生淡水，以100MW的電而言，每天可分餾出一百萬加侖的淡水；可供食用及農(nóng)業(yè)灌溉，殖用。
溫差發(fā)電過程產(chǎn)生的廢熱，可以回收利用，小型動(dòng)力機(jī)械或農(nóng)漁業(yè)使用。
溫差發(fā)電廠發(fā)出的電能，了供給城市用電，也可以就近設(shè)廠制造淡水，食鹽，海產(chǎn)加工，制取氫氣等。

相較石油,海洋熱能轉(zhuǎn)換的好處

1、海洋熱能轉(zhuǎn)換是一可持續(xù)發(fā)展能源
海洋能來自太陽能，是取之不盡用之不竭之能源，而且不需要燃料，是一可持績發(fā)展之能源
石油非可再生能源，按照傳統(tǒng)的理論，球上的石油資源終將會(huì)在不太遠(yuǎn)的期限內(nèi)枯萎。

2、海洋熱能轉(zhuǎn)換對環(huán)境造成的污染及破壞較石油小
溫差發(fā)電過程產(chǎn)生污染甚少，要時(shí)可以做到無污染，環(huán)境破壞的也最小。
燃燒石油等化石燃料會(huì)釋放二氧化碳等污染物，成空氣污染。此外，空氣中的二氧化碳濃度上升會(huì)導(dǎo)致全球變暖，預(yù)計(jì)全球平均溫度會(huì)上升，降雨模式亦會(huì)改變，令海水水位上升，對環(huán)境造成很大的破壞。

限制

海洋溫差發(fā)電仍是一項(xiàng)高科技項(xiàng)目，它涉及許多耐壓，絕熱，防腐材料問題，以及熱能利用效率問題,且投資巨大，一般國家無力支持。因可再生能源科技的研發(fā)起步較晚，其經(jīng)濟(jì)效益目前大多仍低於不可再生能源如煤及石油等。將粗大水管放至水深五百公尺處時(shí)，受海流之影響，作業(yè)非常困難，而且貝類及藻類亦會(huì)附生在上面，效率即降低。

影響

發(fā)電時(shí)會(huì)導(dǎo)致周圍海水溫度變化，影響海洋生態(tài)。

由於該發(fā)電廠興建在海里，建筑時(shí)多少對海水造成一定的污染。

溫差發(fā)電廠的體積龐大，對周遭的海洋生物都會(huì)造成一定的影響。