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第53章 扣紧大海的脉搏——海洋发电

小问号

大海对人类永远充满着神奇的魅力,哪怕就是它的呼吸——潮汐起落,都让我们着迷。在渐渐远去的岁月里,无数科学家沐浴着海风,倾听着大海的呼吸,浮想联翩:有的想让一起一落的浪花变成人类不竭的电力资源,有的试图把淡水进入海水的瞬间温差也变成创造人类美好生活的能源……大海,永远承载着人类的梦想,是人类实践奇思妙想的试验田!其中,利用海洋来发电,解决能源危机就是人类孜孜以求、乐此不倦的一项伟大举措,而且已经把蓝图化为现实,为我们点燃了一盏盏光明之灯、希望之灯!

大海的诱人,不仅是蕴藏着丰富的资源,也不仅仅是它拥有迷人的自然风光,更为重要的是,它潜藏着巨大的改善人类生活质量的能量:海洋发电,一个多么诱人的朝阳产业!人类利用海洋发电的方式很多,其中包括波力发电、潮汐发电、潮流发电、海水温差发电和海水含盐浓度差发电等。

生活在大海边的人都知道,海水总是时进时退,海面也时涨时落。这种自然涨落现象就是潮汐。它是海洋水体在太阳、月亮引力的作用下所做的有规律的振荡运动。月球的引潮力可使海面升高0.246米,在两者的共同作用下,潮汐的最大潮差为8.9米,北美芬迪湾蒙克顿港最大潮差竟达19米。潮汐运动中蕴藏着巨大的能量,科学家一直希望把这一能量变成造福人类的动力,而不是让它在浪花的涌动中无情地消失。潮汐发电就是在海湾或有潮汐的河口建筑一座拦水堤坝,形成水库,并在坝中或坝旁放置水轮发电机组,利用潮汐涨落时海水水位的升降,使海水通过水轮机时推动水轮发电机组发电。据计算,世界海洋潮汐能蕴藏量约为27亿千瓦,若全部转换成电能,每年发电量大约为1.2万亿度。潮汐发电的成本很低,每度电的成本只有火电站的八分之一。

20世纪初,德国和法国开始研究潮汐发电。潮汐发电的实际应用应首推1912年在德国的胡苏姆兴建的一座小型潮汐电站,由此开始把潮汐发电的理想变为现实。1966年,世界上第一座具有经济价值的潮汐发电站建成,它就是建在法国西部沿海的朗斯洛潮汐电站,年均发电量为5.44亿度。目前,我国沿海已建成9座小型潮汐电站,1980年建成的江厦潮汐电站是我国第一座双向潮汐电站,也是目前世界上较大的一座双向潮汐电站,其总机容量为3200千瓦,年发电量为1070万度。

海水温差发电也是人类梦寐以求的。早在1861年,著名的法国科学幻想小学作家儒勒·凡尔纳就开始幻想利用海水中储藏的太阳能了。1881年9月,法国生物物理学家德·阿松瓦尔第一个提出利用海洋温差发电的奇妙而大胆的设想。他认为稀硫酸的水溶液在锅炉内加热到30℃所产生的蒸气压,与在冷凝器内冷却到15℃所产生的蒸气压,两者在温差为15℃的条件下,它们的蒸气压力差约为两个大气压,这个蒸气压力差就可以成为能量。在自然界中,海洋表层的水和深层的水也可能有15℃以上的温差。他的设想提出以后,美国、意大利和德国的科学家为实现这个设想进行了不懈的努力,但都没有获得成功。45年后的1926年11月,法国科学院建立了一个实验温差发电站,证实了阿松瓦尔的设想,完成这一重任的是克洛德。值得深思的是,他是阿松瓦尔的学生。可见,任何一项伟大的构思,都需要持之以恒的努力,有时需要一代人,甚至几代人的奋斗。1961年,法国在西非海岸建成两座3500千瓦的海水温差发电站。1979年,美国和瑞典在夏威夷群岛上共同建成装机容量为1000千瓦的海水温差发电站,美国还计划在21世纪初建成一座100万千瓦的海水温差发电装置,以及利用墨西哥湾暖流的热能在东部沿海建立500座海洋热能发电站,发电能力达2亿千瓦。这是一项多么激动人心的伟大计划呀!利用海水温差发电,对于开发海洋资源具有重大意义,它可以为开采海底石油和多金属结核等的设备提供电力,并可以使从海底开采上来的矿物就地冶炼。可见,利用海水温差发电的科学探索,为人类向海洋索取能源展示了美好的前景。

除了潮汐、温差以外,海洋波浪蕴含的动能也一直吸引着科学家的目光,成为用来发电的目标之一。20世纪70年代以来,我国曾先后在南北海域的许多地方作过波浪发电的实验,其中中国科学院能源研究所研制的一种对称翼涡轮波力发电装置,在利用海洋波能发电这一行业上还是领先全球的,已取得专利,并实际投入利用。不过,海洋波能不集中,在有限区域内大规模收集并用来发电,还需要作进一步的探索。

海洋的波浪、温差、潮汐等蕴藏着巨大的能量,可以免费让人类索取,而且不产生任何温室气体,只要我们有一双勤劳智慧的手,就可以创造玩转世界的能源奇迹,它将像太阳能、风能那样成为人类能源史上一道靓丽的风景!

“小档案”

潮汐是海洋中常见的自然现象之一。在我国,有闻名中外的钱塘江大潮和深入内陆600多千米的长江潮都是著名的潮汐景观。早在《山海经》中就说潮汐与月亮有关,17世纪后期牛顿发现了万有引力定律,即宇宙中的一切物体都相互吸引,为潮汐的产生找到了理论依据:潮汐的产生就是由于月球和太阳对地球的引潮力作用引起的。在这一系统中,由于月球(又称太阴)离地球远较太阳近,虽然质量小,但它产生的引潮力比太阳大得多,是它的两倍左右。通常,地球上绝大部分地方的海水每天出现两次高潮和两次低潮,这种潮汐称为“半日潮”,有些地方,两次高潮与两次低潮的潮差很大,涨落时间不等,称为“混合潮”。有的地方一天只有一次高潮和一次低潮,高潮和低潮之大约相隔12小时25分,称为“全日潮”。掌握了潮汐的规律,对海边人民的生活有很大帮助。每逢农历初一、十五时,太阳、月球和地球三个天体差不多在同一条直线上,此时海水受到的引潮力最大,海水会涨得最高,落得最低,即大潮。到了初八(上弦),二十三(下弦),太阳、月球、地球三者位置形成直角,此时太阳引潮力和月球引潮力两者合力最小,这时潮涨得不高,落得也不低,出现两次最低的高潮和最高的低潮。

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