綜上所述,鹽度差能是一種頗為奇特的能量。儲量大、可再生、高密度、對環境不汙染是其重要特點,但是在實用化方麵,還需做很多工作。例如,目前常用的3種半透膜,即不對稱纖維素膜、不對稱芒香族聚酰胺脂與離子交換膜,不論在質量上、性能上、成本上都還不能滿足開發鹽度差能的需要。對半透膜這一關鍵材料,尚需作大量的研究。
鹽度差能發電的前景
利用大海與陸地河口交界水域的鹽濃度差所潛藏的巨大能量一直是科學家的理想。鹽濃度差能還有一個特點,就是不僅資源量豐富,而且潛在勢能高。如前所述,用半透膜把海水和淡水隔開,濃度差壓達24.8個大氣壓.產生高達250米水柱的位能。這樣高的位能,同海洋波浪或海流比較,具有很大的優越性。2009年12月,挪威國家電力公司啟動了世界上第一座鹽濃度差滲透壓能發電設施。這座位於奧斯陸附近托夫特地區的新型發電設施還僅限於研發目的,其發電量僅夠一台咖啡機煮咖啡。
從20世紀70年代開始,世界各國相繼開展了許多調查研究,以尋求提取鹽濃度差能的方法。實際上,開發利用鹽濃度差能資源的難度很大,上麵引用的簡單例子中的淡水是會衝淡鹽水的;為了保持鹽濃度梯度,還需要不斷地向水池中加入鹽水。如果這個過程連續不斷地進行,水池的水麵會高出海平麵240米。對於這樣的水頭,就需要很大的功率來泵取鹹海水。還有一種技術可行的方法是根據淡水和鹹水具有不同蒸氣壓力的原理研究出來的:使水蒸發並在鹽水中冷凝,利用蒸汽氣流使渦輪機轉動。這種過程會使渦輪機的工作狀態類似於開式海洋熱能轉換電站。目前已研究出來的各種鹽濃度差能實用開發係統都非常昂貴。
我國南海位於北回歸線以南,氣候炎熱,海水溫度較高,鹽分多,並且是海底石油聚集的地區,不僅溫差能和鹽濃度差能蘊藏量豐富,而且還可把開發鹽濃度差能與石油開發相配合,具備很大的利用潛能。
挪威科學家實驗利用液體滲透性原理,從海水中獲取新型能源。這種新型能源的原理是:利用液體的鹽滲透性.即低濃度的液體流向高濃度的液體,用其產生的壓力推動渦輪發電。人們可以在河流的入海口處修建這樣的發電站。
物理上的滲透原理為:如果有兩種鹽溶液,一種溶液中鹽的濃度高,另一種溶液的鹽濃度低,那麼把兩種溶液放在一起並用一種滲透膜隔離後,會產生滲透壓,水會從濃度低的溶液流向濃度高的溶液。江河裏流動的是淡水,而海洋中存在的是鹹水,兩者也存在一定的濃度差。在江河的入海口,淡水的水壓比海水的水壓高,如果在入海口放置一個渦輪發電機,淡水和海水之間的滲透壓就可以推動渦輪機來發電。
挪威能源集團解釋說:水箱的這一邊是鹽水,另一邊是淡水,中間隔著一層隻允許純水流過的薄膜。由於兩邊所含鹽分的不同,淡水要流到另一邊來降低鹽水的濃度,於是就產生了壓力。這種新能源既不產生垃圾,也沒有二氧化碳的排放,更不受天氣的左右,可以說是取之不盡、用之不竭。而在鹽分濃度更高的水域中,滲透發電站的發電效能會更好,例如,地中海、死海或美國的大鹽湖。當然發電站附近必須有淡水的供給。研究人員認為,通過液體滲透性獲取能源的前景非常可觀,“這將為挪威提供1/3的家庭用電”。不過,現在距離這一步還很遙遠,因為實驗設備所獲取的滲透能量僅夠點亮幾隻燈泡。
通常海水(以鹽度為35‰計)和河水之間的化學電位差具有相當於240米高水位的落差所產生的能量。不同含鹽度的兩部分水相遇,水溫通常會上升0.1℃。荷蘭科學家稱,在世界水域內由此產生的能量,相當於供給全世界20%的用電需求。
挪威能源集團於2008年2月宣布開發出海洋滲透能。該公司已經決定在江河入海口投資一家試驗性的海洋滲透能發電廠。據有關專家預測,海洋滲透能將成為一種重要的綠色能源。
以色列一位名叫洛布的科學家在死海與約旦河交彙處進行過實驗,取得了令人滿意的成果。美國俄勒岡大學的科學家利用滲透原理,研製出了一種新型的滲透壓式鹽差能發電係統。利用“鹽能”發電清潔、基本無汙染,有廣闊的發展前景。然而要做到大規模地為人類提供電力,還需要解決技術和成本等方麵的問題。當前,這項應用技術的核心產品滲透膜成本很高,尚不能進行商業性規模生產。目前滲透膜專門生產商伊萊克特理克公司表示,在不久的將來就可將造價大幅度降下來。
挪威首都奧斯陸南部海岸和荷蘭海邊的海水倒灌地帶分別利用海鹽進行了小規模的發電試驗,並已開始發電。雖然量很少,但使人看到了希望。挪威的斯塔特克拉弗特水力風力發電公司計劃投資2000萬美元,率先在世界上建設一座“鹽能”發電站,所發的電可以滿足幾十個家庭的口常所需。
據挪威能源集團的負責人巴德·毫克爾森估計,利用海洋滲透能發電,全球範圍內年度發電量可以達到1.6億千瓦·小時。江河入海口是人口居住密度較大的區域,因此海洋滲透能發電能有效供給入海口的居民使用。據估計,一個足球場大小的海洋滲透能發電區域可以為1.5萬個家庭提供電力。
挪威電力公司於2009年11月26日宣布,挪威建成的世界第一座海水滲透電廠業已投產。歐洲最大的可再生能源公司表示,位於奧斯陸外圍的海水滲透電廠將利用淡水與海水混合時產生的能量發電。該滲透電廠將主要用於測試和開發目的。
鹽度差能分布廣
1.全球的鹽度差能分布
大洋表層鹽度主要取決於受氣候控製的降水量和蒸發量之差。但鹽度分布通常又受局部地區的影響,尤其是在大陸附近。因為在大河口附近淡水的流入,高緯地區冰的融化,都會使鹽度減小,另一方麵,在低緯度地區蒸發效應特別顯著,所以在那裏表層鹽度有升高的趨勢,尤其是在潟湖和其他一些部分封閉的淺海盆更是如此,因為從鄰近區域流入這些地方的水量是有限的。蒸發量大的海區,特別是某些內海,如地中海鹽度超過39,紅海達到41,這是因為這裏蒸發量遠遠超過降水和徑流量,並且這些海區與大洋聯係很小。如紅海,根本無河流徑流注入,又極少降水。而在某些內海如黑海鹽度僅15~23,波羅的海為3~20,這是因為這些水域與大洋的主體相隔離,降水和河流的徑流量大大超過海麵的蒸發量。在有巨量徑流入海的大洋河口附近鹽度有時可低到10以下。