第六章 冷暖交替蘊電能：溫差能 第三節 溫差能的廣泛應用
全球的溫差能分布
1.溫度分布
太陽照射到地球的能量可利用太陽常數(1.395千瓦／平方米)和地球接收太陽輻射的截麵積(1.275×1014平方米)計算。到達地球內部的能量(124.5×1012千瓦)中，約有40％(83.6×1012千瓦)被大氣、陸地和海洋吸收。因此，近地表部分溫度升高。剩餘的大部分能量用作蒸發、對流、降雨的水力學能量。目前，作為人們生活根源的植物光合作用也離不開太陽能。但光合作用僅利用太陽照射能量的0.02％～0.03％(0.035×101～0.053×1012千瓦)。目前，占世界能量大部分的礦物燃料(煤炭、石油、天然氣)，也是來自植物光合作用的能量。我們所擔心的能源枯竭，是礦物燃料的枯竭，是來源於太陽能且僅占太陽能中極其微小的一部分。但地球上不斷增大的能量是太陽所照射的能量。該能量主要被占地球表麵積2/3的海洋所吸收。而且該能量存於海洋的表層水中，因此表層海水溫度升高。海水的熱導率低，表層海水沿垂直方向的運動遠小於水平方向，因此表麵的熱能無法到達深層。海洋溫度從表麵到100米深度的溫度基本相同，但深度大於100米後水溫就快速下降。當到約800米深度處，海水溫度才基本穩定，約為2～8℃。該深層部分的海水稱為深層海水。因此，大多數海洋其深層海水幾乎都是冷水。海水進行著大循環，不斷運動。在北冰洋海流中，上升的海水遇到格陵蘭海的流冰後被冷卻。由於冷卻的海水濃度升高，就像龍一樣沉向深海，並在海底緩慢流動。格陵蘭海沉入深海的海水再次上升(這叫湧升流)據說需要1500年時間。該湧升流中含有很多構成生物體的元素(營養鹽)，因此有湧升流之處(如加利福尼亞海、秘魯海、海中山脈處、近海有礁岩處)都能成為很好的漁場。
由於海洋溫差發電需要抽上大量深層海水，因此最近正在嚐試通過海洋溫差發電建設漁場。
世界上有很多組織進行世界各區域海水垂直方向的溫度分布測量。其結果存於海上保安廳海路部的數據庫中，從這裏可獲得原始數據。
2.海洋溫度分布特征：
①在赤道附近的熱帶及亞熱帶地區，其表層海水的溫度高達24～29℃，隨季節變化小。另外，距海麵800米以下的深層海水幾乎保持一定溫度，低達4～6℃。
②該地區表層海水與深層海水的溫差高達20～23℃。
③日本周邊具有代表性的石垣島、浜田海海水的垂直分布如下：石垣島海水的分布與亞熱帶大致相同，表層海水為23～28℃，深層海水為4～6℃。另一方麵，浜田海的溫度分布情況是，表層海水溫度夏季高達27℃，冬季低達10℃。另外，在水深200米處，海水溫度低達1℃。即使該地區，除2～4月外，其餘9個月表層海水與深層海水的溫差在15℃以上，因此能夠設置海洋溫差發電設備。但日本近海表層海水溫度隨季節變化較大，需要充分采取對策。
日本海域的海洋溫差
能及其可利用量
日本經濟水域(距海岸200海裏，即360千米以內)內溫差能的保有量，可通過測定海洋垂直方向的海水分布進行計算。其數量為每年1000×1011千瓦·小時。該能量用石油換算量表示約相當於86億噸。2000年日本的能源需求量為5.5億噸(石油換算量)，因此海洋溫差能約為日本能源年需求量的15倍。若利用日本經濟水域1％的溫差能，可節約8600萬噸的石油。進一步說，若能在一直延伸到太平洋公海為止的海域設置海洋溫差發電，則可供應2000年所需的全部能量。日本海區域在富山縣以西、太平洋區域在仙台以西可建設海洋溫差發電。
3.全球海域的海洋溫差能及其可利用量
若太陽向地球的照射光能為83.6×1012千瓦，由於地球表麵積的2/3是海洋，因此每秒到達海麵的能量為55.1×1012千瓦。若能將該能量的2％用於海洋溫差發電，則可獲得1.1×1012千瓦的能量。該能量達到2000年世界能源需求量的100倍。
我國海洋溫差能分布
1.水溫分布
我國近海及領海域水溫分布的總趨勢是：水平分布為北部低，南部高；冬季(2月)低，夏季(8月)高，春季和秋季分別為由低向高和由高向低的過渡季節。垂直分布為，渤海冬夏季上下層水溫基本一致，黃海和東海陸架區的中央深水區，夏季表層水溫高，下層水溫低，其他時間和海區上下層水溫基本一致；東海和南海的陸架以外的深水海區，水溫的季節變化隻限於上層，800米以下水溫全年在6℃以下。
(1)渤海和黃海
渤海、黃海三麵環陸，平均水深分別為18米和44米，水溫變化受大陸氣候影響劇烈。冬季水溫分布在黃海暖流影響下，等溫線形成一個自黃海東南部開始，由東南向西北，再向北，至渤海海峽向渤海延伸的舌狀分布。全區舌狀等溫線的軸線處水溫高，南黃海東南部最高為10℃以上，舌狀兩側等溫線與海岸線平行，水溫水平梯度大，各沿岸區水溫低，遼東灣水溫最低，為負-1.5℃。冬季由於海水垂直對流混合旺盛，上下層水溫基本一致。
夏季全海區表層水溫普遍升高，水溫水平分布均勻，等溫線分布極為稀少，無明顯規律。渤海略呈沿岸高(26～27℃)，中央低(24～25℃)的趨勢。黃海略顯中央高(26～27℃)，沿岸低(24～25℃)的趨勢。底層水溫等溫線分布總形勢類似冬季，但水溫數值是中部低，沿岸高。渤海沿岸為24～26℃，中部至海峽為20～13℃，北黃海鴨綠江口最高為21℃，西部海峽以東最低為6℃。黃海中南部中央水溫最低為8～9℃，蘇北沿岸最高達27℃。北黃海和南黃海中南部的底層冷水連成一體，即為黃海冷水團。表層暖水層下的溫度躍層從春季形成，夏季最強，秋季後開始削弱，其深度一般為1～20米。
(2)東海