地球上丰富而宝贵的蓝色能量

来源: 中国科学院广州能源研究所

发布日期: 2013-09-04 12:45:45

本文介绍了海洋作为地球热量的循环和传递者,特别是洋流的作用及其能量的利用,特别是海流能的开发价值和利用方式,以及相关的技术挑战。

我们都知道海洋是地球的重要组成部分,是生命起源的摇篮,也是蕴含丰富资源和能源的宝库。海洋其实还是地球热量的循环和传递者,而充当热量传递员的就是海洋中的洋流,也称为海流。引起海水流动的原因可以是风,也可以是海水的温盐变化。海水在风力的驱动下形成风生海流,这种流动随深度增加而减弱,常常只有几百米深,相对于几千米深的海洋来说,风生海流只是薄层海水的流动。

海水的温度、盐度随着海水分布地域不同、海水深度不同而有所差异和变化,这些变化和差异都能够引起的海水流动,形成海流,这种海流一般称为密度流。还有一种海流是由于因为海水挤压或分散引起的,比如当某一海区的海水减少时,相邻区域的海水在重力作用下就会涌入补充,这样形成的洋流称为补偿流。实际在大海里发生的洋流大多都是由多种因素综合作用而成的。我们知道空气流动产生了风,捕获风的能量就是风能利用。

那么在海洋里海水的流动形成海流,我们是不是可以捕获海流的能量呢?答案是肯定的。相对波浪能而言,海流能的变化要平稳且有规律得多。全世界海流能的理论估算值约为十的八次方千瓦量级。我国辽宁、山东、浙江、福建和台湾沿海的海流能较为丰富,不少水道的能量密度为每平方米15—30千瓦,具有良好的开发价值。特别是浙江的舟山群岛的金塘、龟山和西候门水道,平均功率密度在每平方米20千瓦以上,开发环境和条件很好。

海流能的利用方式主要是发电,其原理和风力发电相似,几乎任何一个风力发电装置都可以改造成为海流发电装置。但由于海水的密度约为空气的1000倍,且装置必须放于水下。所以海流发电存在一系列的关键技术问题,包括设备的安装维护、电力输送、防腐、海洋环境中的载荷与安全等。海流发电装置可以固定安装于海底,也可以安装于浮体的底部,浮体通过锚链固定于海上。

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