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新能源与可再生能源
海洋能
    地球表面积约为5.1X108km,其中陆地表面积为1.49X108km,占29%;海洋面积达3.61X1O8km,占71%。以海平面计,全部陆地的平均海拔约为840m,而海洋的平均深度却为380m,整个海水的容积多达1.37X109km3。一望无际的汪洋大海,不仅为人类提供航运、水产和丰富的矿藏,而且还蕴藏着巨大的能量。通常海洋能是指依附在海水中的可再生能源,包括:潮汐能、波浪能、海洋温差能、海洋盐差能和海流能等,更广义的海洋能源还包括海洋上空的风能、海洋表面的太阳能以及海洋生物质能等。全球海洋能的可再生量很大,上述五种海洋能理论上可再生的总量为766亿千瓦。虽然海洋能的强度较常规能源为低,但在可再生能源中,海洋能仍具有可观的能流密度。

海洋能简介

    地球表面积约为5.1X108km,其中陆地表面积为1.49X108km,占29%;海洋面积达3.61X1O8km,占71%。以海平面计,全部陆地的平均海拔约为840m,而海洋的平均深度却为380m,整个海水的容积多达1.37X109km3。一望无际的汪洋大海,不仅为人类提供航运、水产和丰富的矿藏,而且还蕴藏着巨大的能量。

    海洋能指依附在海水中的可再生能源,海洋通过各种物理过程接收、储存和散发能量,这些能量以潮汐、波浪、温度差、盐度梯度、海流等形式存在于海洋之中。潮汐与潮流能来源于月球、太阳引力,其他海洋能均来源于太阳辐射,海洋面积占地球总面积的71%,太阳到达地球的能量,大部分落在海洋上空和海水中,部分转化为各种形式的海洋能。海水温差能是热能,低纬度的海面水温较高,与深层冷水存在温度差,而储存着温差热能,其能量与温差的大小和水量成正比;潮汐、潮流,海流、波浪能都是机械能,潮汐能是地球旋转所产生的能量通过太阳和月亮的引力作用而传递给海洋的,并由长周期波储存的能量,潮汐的能量与潮差大小和潮量成正比;潮流、海流的能量与流速平方和通流量成正比;波浪能是一种在风的作用下产生的,并以位能和动能的形式由短周期波储存的机械能,波浪的能量与波高的平方和波动水域面积成正比;河口水域的海水盐度差能是化学能,入海径流的淡水与海洋盐水间有盐度差,若隔以半透膜,淡水向海水一侧渗透可产生渗透压力,其能量与压力差和渗透流量成正比。因此各种能量涉及的物理过程开发技术及开发利用程度等方面存在很大的差异。

    这些不同形式的能量有的已被人类利用,有的已列入开发利用计划,但人们对海洋能的开发利用程度至今仍十分低。尽管这些海洋能资源之间存在着各种差异,但是也有着一些相同的特征。每种海洋能资源都具有相当大的能量通量:潮汐能和盐度梯度能大约为2TW;波浪能也在此量级上;而海洋热能至少要比此大两个数量级。但是这些能量分散在广阔的地理区域,因此实际上它们的能流密度相当低,而且这些资源中的大部分均蕴藏在远离用电中心区的海域。因此只能有一小部分海洋能资源能够得以开发利用。

    全球海洋能的可再生量很大。根据联合国教科文组织1981年出版物的估计数字,五种海洋能理论上可再生的总量为766亿千瓦。其中温差能为400亿千瓦,盐差能为300亿千瓦,潮汐和波浪能各为30亿千瓦,海流能为6亿千瓦。但如上所述是难以实现把上述全部能量取出,设想只能利用较强的海流、潮汐和波浪;利用大降雨量地域的盐度差,而温差利用则受热机卡诺效率的限制。因此,估计技术上允许利用功率为64亿千瓦,其中盐差能30亿千瓦,温差能20亿千瓦,波浪能10亿千瓦,海流能3亿千瓦,潮汐能1亿千瓦(估计数字)。

    海洋能的强度较常规能源为低。海水温差小,海面与500~1000米深层水之间的较大温差仅为20℃左右;潮汐、波浪水位差小,较大潮差仅7—10米,较大波高仅3米;潮流、海流速度小,较大流速仅4~7节。即使这样,在可再生能源中,海洋能仍具有可观的能流密度。以波浪能为例, 每米海岸线平均波功率在最丰富的海域是50千瓦,一般的有5~6千瓦;后者相当于太阳能流密度1千瓦/米2)。又如潮流能,最高流速为3米/秒的舟山群岛潮流,在一个潮流周期的平均潮流功率达4.5千瓦/米2。 海洋能作为自然能源是随时变化着的。但海洋是个庞大的蓄能库,将太阳能以及派生的风能等以热能、机械能等形式蓄在海水里,不象在陆地和空中那样容易散失。海水温差、盐度差和海流都是较稳定的,24小时不间断,昼夜波动小,只稍有季节性的变化。潮汐、潮流则作恒定的周期性变化,对大潮、小潮、涨潮、落潮、潮位、潮速、方向都可以准确预测。海浪是海洋中最不稳定的,有季节性、周期性,而且相邻周期也是变化的。但海浪是风浪和涌浪的总和,而涌浪源自辽阔海域持续时日的风能,不象当地太阳和风那样容易骤起骤止和受局部气象的影响。

 


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