冷和热是海水的一个重要特性,它不仅会影响天气的变化,而且还是一项可以开发利用的新能源。
5月29日,美国夏威夷群岛不远的海面上停泊着一艘很不寻常的船,它既不像古代的帆船,也不像现代的轮船,而是一艘新颖的叫做"OTEC"的船。
这天,船上彩旗招展,乐声悠扬,高朋满座,笑语喧哗,电视摄像机紧张地拍摄着夏威夷姑娘们把一朵朵兰花抛向人群的场面,景象十分热烈。
这是在干什么?是庆祝新船的下水?还是在海上举行盛大的招待会?不,这是庆祝一项最新的发明,祝贺一艘新型发电船的诞生。用州长发表的演讲来说,这是庆祝"人类昼夜不停地获取海洋能源的前所未有的新纪元"的到来。
这到底是一艘什么样的发电船呢?潮汐发电船?海浪发电船?海流发电船?都不是。这是一艘海洋热能发电船,英文缩写叫做"OTEC"。
大家知道,在热带海域,海洋表面的海水比较热,在27℃左右;而在600~1000米深处,海水很冷,温度大约是4℃。这种情况,一年四季变化不大。所以表面热水与深层冷水之间,始终保持较大而稳定的温度差异。正是这较大而稳定的温度差异,才给人们提供了发电的机会,叫做"海洋温差发电"。
许多人只知道火力发电,水力发电,潮汐发电,原子能发电,很少有人会想到温差也能发电。那么,温差为什么会发电呢法国科学家克劳德曾做过一个试验性的表演。他在一个烧瓶里放入28℃的温水,在另一个烧瓶里放入冰块,使温度保持在0℃左右。两个烧瓶之间,安装了一台涡轮机和一台小小的发电机。发电机用导线与一个小灯泡相连。当克劳德启动抽气机抽出盛温水烧瓶中的空气时,不多久,小灯泡亮了,发出耀眼的光芒。在场的观众顿时沸腾起来了,欢呼声响彻大厅,温差发电成功啦灯泡究竟是怎样亮起来的呢?原来,当抽气机一开,抽出了烧瓶里的空气,烧瓶里的气压立即降低。大家知道,气压降低,水的沸点也降低。当气压降到二十五分之一个大气压时,28℃的水就沸腾了。沸腾的水迅速化为蒸汽,从喷嘴高速喷出,推动涡轮机,涡轮机又带动发电机发电,所以小灯泡就亮了。
当用过了的蒸汽流到盛有冰块的烧瓶时,由于这里的温度保持在0℃左右,所以蒸汽就会遇冷凝结,始终保持着低的压力。这样,高压水蒸气才能不断地流过来,持续地推动着涡轮机。
这个试验说明,恒定的温差是可以发电的。海洋里既然存在着恒定的温差,当然也就可以加以利用了。
热带海洋表面的温度在28%~30℃左右,是不是用一个大锅炉来加热,把海水烧开,产生水蒸气发电呢?当然不是。要是这样做,那需要多大的锅炉呀。世界上有一些液体,比如丙烷、氨水、氟里昂等,它们的沸点很低。像丙烷的沸点是零下42.17℃,因此,不需要用火来烧它,只要用25℃的海水加热,就可以使它产生蒸汽。蒸汽通过管道高速喷出,就可推动涡轮机,再带动发电机发电。在这里,丙烷称为工作液体。
不过,单有热水没有冷水也不行,就像克劳德所作的试验中,如果没有装冰块的烧瓶,用过的蒸汽就不能被冷却,无法回收再利用,发电也就停止了。这里也是一样,丙烷的数量有限,蒸发完了,发电就不持续进行。要维持连续不停地发电,非得用冷水不可。用过的蒸汽利用冷水冷却,然后加压使其再次变为液体。把液体抽到蒸发室里,又可变为蒸汽,推动涡轮机带动发电机发电。只有这样,发电机才能不停地转动。
可是,冷水从哪儿来呢?好在海底附近的海水温度很低,在4℃左右,只要用根长管子从海洋深处把冷海水抽上来,问题就解决了。这就是海洋温差发电的原理。刚才说的那艘"OTEC"船,就是一艘海洋温差发电船。那个庆祝会,就是庆祝人类成功地利用海洋温差来发电。这艘船的发电功率为50千瓦。
11月,美国又在太平洋瑙鲁岛建立了一座功率为100千瓦的温差发电厂。它们计划在2008年以前建成一座100万千瓦的海水温差发电装置,以及利用墨西哥湾暖流的热能在东部沿海建立500座海洋热能发电站,发电能力达2亿千瓦。
在热带海域,大约有6000万平方公里适宜发展海洋温差发电,所以这是很有前途的海洋能源。据计算,从南纬20度到北纬20度之间的洋面,只要将其中一半用来发电,海水水温仅平均下降1℃,就能获得600亿千瓦的电能,相当于目前全世界所产生的全部电能,而且这种发电的方式不产生污染,很是环保。
世界上位于北纬40度到南纬40度的一百多个国家都有条件利用海水温差发电。所以,近几年来,海洋温差发电受到了各国的普遍重视。目前,日本、法国、比利时等国已经建成了一些海洋温差能电站。2006年,印度与日本合作,在印度南部海域开展了1000千瓦级的海水温差发电的工业性试验。印度准备今后建1000台50万千瓦的OTEC。我国海洋温差能发电处于研究试验阶段。菲律宾、斯里兰卡和牙买加等50多个国家也在研究海洋温差发电问题。
温差发电还有副产品。从海洋深处抽上来的冷水,营养非常丰富,可以用它来增加水产资源,还可以获得廉价的食盐和淡水,真是一举多得。
科学家们认为,海洋温差发电是21世纪的重要能源,它可以和原子能发电媲美。
联合国国际开发委员会准备要求各国在海洋温差发电方面开展合作,推进技术改良和降低成本。