五、海水温差能利用

海水温差能是指涵养表层海水和深层海水之间水温差的热能，是海洋能的一种重要形式。海洋的表面把太阳的辐射能大部分转化为热水并储存在海洋的上层。另一方面，接近冰点的海水大面积地在不到1000米的深度从极地缓慢地流向赤道。这样，就在许多热带或亚热带海域终年形成20℃以上的垂直海水温差。利用这一温差可以实现热力循环并发电。

温差能发电的两种系统

温差发电的基本原理就是借助一种工作介质，使表层海水中的热能向深层冷水中转移，从而做功发电。海洋温差能发电主要采用开式和闭式两种循环系统。

（1）开式循环发电系统

开式循环系统主要包括真空泵、温水泵、冷水泵、闪蒸器、冷凝器、透平发电机等组成部分。真空泵先将系统内抽到一定程度的真空，接着启动温水泵把表层的温水抽入闪蒸器，由于系统内已保持有一定的真空度，所以温海水就在闪蒸器内沸腾蒸发，变为蒸汽。蒸汽经管道由喷嘴喷出推动透平运转，带动发电机发电。从透平排除的低压蒸汽进入冷凝器，被由冷水泵从深层海水中抽上来的冷海水所冷却，重新凝结为水，并排入海中。在此系统中，作为工作介质的海水由泵吸入闪蒸器蒸发，推动透平做功，然后经冷凝器冷凝后直接排入海中，故称此工作方式的系统为开式循环系统。

（2）闭式循环发电系统

温差能发电原理和构思图

来自表层的温海水先在热交换器内将热量传递给低沸点工作质——丙烷、氨等，使之蒸发，产生的蒸汽再推动汽轮机做功。深层冷海水仍作为冷凝器的冷却介质。这种系统因不需要真空泵是目前海水温差发电中常采用的循环。(www.daowen.com)

温差能发电的来历

首次提出利用海水温差发电设想的是法国物理学家阿松瓦尔。1926年，阿松瓦尔的学生克劳德试验成功海水温差发电。1930年，克劳德在古巴海滨建造了世界上第一座海水温差发电站，获得了10千瓦的功率。1979年，美国在夏威夷的一艘海军驳船上安装了一座海水温差发电试验台，发电功率53.6千瓦。1981年，日本在南太平洋的瑙鲁岛建成了一座100千瓦的海水温差发电装置，1990年又在鹿儿岛建起了一座兆瓦级的同类电站。

温差能利用的最大困难是温差太小，能量密度低，其效率仅有3%左右，而且换热面积大，建设费用高，目前各国仍在积极探索中。由于海洋热能资源丰富的海区都很遥远，而且根据热动力学定律，海洋热能提取技术的效率很低，因此可资利用的能源量是非常小的。但是即使这样，海洋热能的潜力仍相当可观。在自然界中的温差变化是一种丰富的绿色能源，随着现代科学技术的发展，这种新型能源正在被人们认识和利用。

浩瀚的海洋

人类对自然温差能源的探索历程是长期而不断努力的过程。1933年，在法国的一个实验室里，科学家在室温下利用30℃温差推动小型发动机发电，点亮了几个小灯泡，首次证实了自然温差作为能源的可能性。20世纪60年代，美国阿拉斯加输油管路利用寒冷的气候条件加强散热，防止基土融化下沉，从而保证了管路系统的安全运行。受此启发，研究人员开始对自然温差能源进行实用化研究。l986年，经过约l0年的试验研究，日本建成了世界上第一座以自然冷能制冷的冷藏库。

温差能发电的实际应用

在实际应用中，高效、廉价地蓄能是利用自然温差能源的关键。目前，人类已经发现了多种多样的有效蓄能体。其主要可分为两大类：一类是丙酸醇等有机材料；另一类是无机材料，如复合盐水、硫酸钙等物质。这些物质可以把吸收来的自然温差能储存起来，在需要的时候释放。美国和德国利用这些蓄能材料已经建成了节能型建筑并投入使用。

硫酸钙