正文 第17章 海洋能類型(2 / 3)

波浪能的大小可以用海水起伏勢能的變化來進行估算,即P=0.5TH2(P為單位波前寬度上的波浪功率,單位千瓦/米;T為波浪周期,單位秒;H為波高,單位米,實際上波浪功率的大小還與風速、風向、連續吹風的時間、流速等諸多因素有關。)。因此波浪能的能級一般以千瓦/米表示,代表能量通過一條平行於波前的1米長的線的速率。

南半球和北半球40°~60°緯度間的風力最強。信風區(赤道兩側30°之內)的低速風也會產生很有吸引力的波候,因為這裏的低速風比較有規律。在盛風區和長風區的沿海,波浪能的密度一般都很高。例如,英國沿海、美國西部沿海和新西蘭南部沿海等都是風區,有著特別好的波候。而我國的浙江、福建、廣東和台灣沿海為波能豐富的地區。

雖然大洋中的波浪能是難以提取的,因此可供利用的波浪能資源僅局限於靠近海岸線的地方。但即使是這樣,在條件比較好的沿海區的波浪能資源貯量大概也超過2太瓦。據估計全世界可開發利用的波浪能達25太瓦。我國沿海有效波高約為2~3米、周期為9秒的波列,波浪功率可達17~39千瓦/米,渤海灣更高達42千瓦/米。

三、溫差能

溫差能是指海洋表層海水和深層海水之間水溫之差的熱能。海洋是地球上一個巨大的太陽能集熱和蓄熱器。由太陽投射到地球表麵的太陽能大部分被海水吸收,使海洋表層水溫升高。赤道附近太陽直射多,其海域的表層溫度可達25℃~28℃,波斯灣和紅海由於被炎熱的陸地包圍,其海麵水溫可達35℃。而在海洋深處500~1000米處海水溫度卻隻有3℃~6℃。這個垂直的溫差就是一個可供利用的巨大能源。在大部分熱帶和亞熱帶海區,表層水溫和1000米深處的水溫相差20℃以上,這是熱能轉換所需的最小溫差。據估計,如果利用這一溫差發電,其功率可達2太瓦。

世界上蘊藏海洋熱能資源的海域麵積達6000萬平方米,發電能力可達幾萬億瓦。由於海洋熱能資源豐富的海區都很遙遠,而且根據熱動力學定律,海洋熱能提取技術的效率很低,因此可利用的能源量是非常小的。但是即使這樣,海洋熱能的潛力仍相當可觀。另外,許多具有最大溫度梯度的海區都位於發展中國家的海域,可為這些國家就地提供能源。而在我國,根據我國海洋水溫測量資料計算得到的我國海域的溫差能約為1.5×108千瓦,其中99%在南海。南海的表層水溫年均在26℃以上,深層水溫(800米深處)常年保持在5℃,溫差為21℃,屬於溫差能豐富區域。

四、鹽差能

鹽差能是以化學能形態出現的海洋能。

地球上的水分為兩大類:淡水和鹹水。全世界水的總儲量為1.4×109立方米,其中97.2%為分布在大洋和淺海中的鹹水。在陸地水中,2.15%為位於兩極的冰蓋和高山的冰川中的儲水,餘下的0.65%才是可供人類直接利用的淡水。海洋的鹹水中含有各種礦物和大量的食鹽,1立方米的海水裏即含有3600萬噸食鹽。

在淡水與海水之間有著很大的滲透壓力差(相當於240米的水頭)。從理論上講,如果這個壓力差能利用起來,從河流流入海中的每立方英尺的淡水可發0.65千瓦·時的電。一條流量為1立方米/秒的河流的發電輸出功率可達2340千瓦。從原理上來說,可通過讓淡水流經一個半滲透膜後再進入一個鹽水水池的方法來開發這種理論上的水頭。如果在這一過程中鹽度不降低的話,產生的滲透壓力足可以將水池水麵提高240米,然後再把水池水泄放,讓它流經水輪機,從而提取能量。從理論上來說,如果用很有效的裝置來提取世界上所有河流的這種能量,那麼可以獲得約2.6千瓦的電力。更引人注目的是鹽礦藏的潛力。在死海,淡水與鹹水間的滲透壓力相當於5000米的水頭,而大洋海水隻有240米的水頭。鹽穹中的大量幹鹽擁有更密集的能量。