人们一定知道,一条大河从发源地开始到入海口为止,是有一定流动方向的。海洋里的海水亦是如此。太阳辐射能在地球上分布不均匀,不但引起大气的流动,也引起了海水的流动,海流就是不同温度的海水之间自然的对流运动。
这些海流有一定的长度、宽度、深度和流速,长年累月地沿着固定的路线流动。说得形象些,它们就是海洋中的江河,只不过规模更大而已。一般情况以下,海流可长达几千公里,比长江、黄河还要长;而宽度则比一般河流大多了,墨西哥暖流的最大宽度有170公里左右,可以说是长江的几十倍。它浩浩荡荡,一天能奔行几百公里,具有巨大的能量。
由于海流和河流一样,在流动中具有很大的冲击力和能量,因而可以利用它来推动水轮机发电。据调查,目前世界存在的17大海流中有12处具有发电基础。如果全部开发利用,总发电量可达几十亿千瓦。利用海流发电比陆地上的河流优越多。它既不受洪水的威胁,又不受枯水季节的影响,而且还不需要修建水库大坝,几乎以常年不变的流量全天工作,完全可成为人类稳定可靠的能量来源。
我国海域辽阔,据计算仅我国近海和沿岸的河流能量就达0.5~1.0亿千瓦。尤以台湾海峡和南海海域最为丰富。流经我国领海的黑潮就是世界上典型的大海流之一,是一股强大的暖流,以其温度高和盐度大而著称。20世纪70年代初,我国在长江中利用水的流速做过简单的发电试验,取得了成功。但如何利用流速低而水量大的海流发出大量电力,一直是全世界各国科学家们大伤脑筋的难题。
美国设计了一种驳船式的海流发电站。在船舷的两侧装有巨大的水轮,在海流的推动下不断转动而带动发电机发电,所发的电力可达5万千瓦,通过海底电缆输送上岸。由于发电站建在船上,当有狂风巨浪袭击时,还可以到附近港口躲避,以保证设施的安全。(www.daowen.com)
在20世纪70年代末,国外还研制了一种伞式海流发电站,想法很新颖。这种电站也是建在锚泊于海流里的船只上。它将50个直径0.6米的降落伞等距地串结在一根长154米的绳子上,绳子首尾相连构成闭环。置于海流中的降落伞由强大的海流推动,处于逆流的降落伞则像被大风撑开一样,顺着海流的方向运动起来。拴着降落伞的绳子又带动船上的两个飞轮,使与轮子相连接的发电机转动发电。据计算,如果在5公里/小时流速的海流中,这种伞式海流发电站只要将40个直径为0.9米的降落伞串连在500米长的绳子上,就可发电3.5万千瓦。
虽然目前大多海流发电站都是浮置在海面上的,但也已有人把目光盯在海面下的潜流。这里将向你们介绍一种水下海流发电的专利方案。
将螺旋桨式水轮发电机装上浮置装置悬浮在水中。浮置设备设计成阻力系数较小的流线型,表面用耐腐蚀的合金板制成。在浮置结构中心线上装设发电机和增速器,通过主轴与螺旋桨式水轮机连接。整个发电设备用缆索与固定地锚相连,以保持在水中的悬浮位置。依靠这种结构,即使在深海,也可以通过调节缆索的长度和浮力的大小来把发电装置装设在任意合适的深度。同时,由于是悬浮结构,所以不受海面气候的影响,也易于维护管理。但由于需要巨大的螺旋桨和防止海水腐蚀,在材料性质和成本上都还有诸多需要考虑之处。暂时的改进就是用一组多叶片的环形结构来代替水轮机的巨大螺旋桨。
最近,日本的一个研究小组还在研究使海流通过强磁场而发电的磁流体发电新技术,一旦在物理学上,超导磁体的研究有了突破以后,海流发电技术的开发将迈上一个崭新的台阶。
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