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海洋能

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2006-09-19

地球表面積約為5.1X108km,其中陸地表面積為1.49X108km,占29%;海洋面積達(dá)3.61X1O8km,占71%。以海平面計(jì),全部陸地的平均海拔約為840m,而海洋的平均深度卻為380m,整個海水的容積多達(dá)1.37X109km3。一望無際的汪洋大海,不僅為人類提供航運(yùn)、水產(chǎn)和豐富的礦藏,而且還蘊(yùn)藏著巨大的能量。

海洋能指依附在海水中的可再生能源,海洋通過各種物理過程接收、儲存和散發(fā)能量,這些能量以潮汐、波浪、溫度差、鹽度梯度、海流等形式存在于海洋之中。潮汐與潮流能來源于月球、太陽引力,其他海洋能均來源于太陽輻射,海洋面積占地球總面積的71%,太陽到達(dá)地球的能量,大部分落在海洋上空和海水中,部分轉(zhuǎn)化為各種形式的海洋能。海水溫差能是熱能,低緯度的海面水溫較高,與深層冷水存在溫度差,而儲存著溫差熱能,其能量與溫差的大小和水量成正比;潮汐、潮流,海流、波浪能都是機(jī)械能,潮汐能是地球旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的能量通過太陽和月亮的引力作用而傳遞給海洋的,并由長周期波儲存的能量,潮汐的能量與潮差大小和潮量成正比;潮流、海流的能量與流速平方和通流量成正比;波浪能是一種在風(fēng)的作用下產(chǎn)生的,并以位能和動能的形式由短周期波儲存的機(jī)械能,波浪的能量與波高的平方和波動水域面積成正比;河口水域的海水鹽度差能是化學(xué)能,入海徑流的淡水與海洋鹽水間有鹽度差,若隔以半透膜,淡水向海水一側(cè)滲透可產(chǎn)生滲透壓力,其能量與壓力差和滲透流量成正比。因此各種能量涉及的物理過程開發(fā)技術(shù)及開發(fā)利用程度等方面存在很大的差異。

這些不同形式的能量有的已被人類利用,有的已列入開發(fā)利用計(jì)劃,但人們對海洋能的開發(fā)利用程度至今仍十分低。盡管這些海洋能資源之間存在著各種差異,但是也有著一些相同的特征。每種海洋能資源都具有相當(dāng)大的能量通量:潮汐能和鹽度梯度能大約為2TW;波浪能也在此量級上;而海洋熱能至少要比此大兩個數(shù)量級。但是這些能量分散在廣闊的地理區(qū)域,因此實(shí)際上它們的能流密度相當(dāng)?shù),而且這些資源中的大部分均蘊(yùn)藏在遠(yuǎn)離用電中心區(qū)的海域。因此只能有一小部分海洋能資源能夠得以開發(fā)利用。

全球海洋能的可再生量很大。根據(jù)聯(lián)合國教科文組織1981年出版物的估計(jì)數(shù)字,五種海洋能理論上可再生的總量為766億千瓦。其中溫差能為400億千瓦,鹽差能為300億千瓦,潮汐和波浪能各為30億千瓦,海流能為6億千瓦。但如上所述是難以實(shí)現(xiàn)把上述全部能量取出,設(shè)想只能利用較強(qiáng)的海流、潮汐和波浪;利用大降雨量地域的鹽度差,而溫差利用則受熱機(jī)卡諾效率的限制。因此,估計(jì)技術(shù)上允許利用功率為64億千瓦,其中鹽差能30億千瓦,溫差能20億千瓦,波浪能10億千瓦,海流能3億千瓦,潮汐能1億千瓦(估計(jì)數(shù)字)。

海洋能的強(qiáng)度較常規(guī)能源為低。海水溫差小,海面與500~1000米深層水之間的較大溫差僅為20℃左右;潮汐、波浪水位差小,較大潮差僅7—10米,較大波高僅3米;潮流、海流速度小,較大流速僅4~7節(jié)。即使這樣,在可再生能源中,海洋能仍具有可觀的能流密度。以波浪能為例,每米海岸線平均波功率在最豐富的海域是50千瓦,一般的有5~6千瓦;后者相當(dāng)于太陽能流密度1千瓦/米2)。又如潮流能,最高流速為3米/秒的舟山群島潮流,在一個潮流周期的平均潮流功率達(dá)4.5千瓦/米2。海洋能作為自然能源是隨時變化著的。但海洋是個龐大的蓄能庫,將太陽能以及派生的風(fēng)能等以熱能、機(jī)械能等形式蓄在海水里,不象在陸地和空中那樣容易散失。海水溫差、鹽度差和海流都是較穩(wěn)定的,24小時不間斷,晝夜波動小,只稍有季節(jié)性的變化。潮汐、潮流則作恒定的周期性變化,對大潮、小潮、漲潮、落潮、潮位、潮速、方向都可以準(zhǔn)確預(yù)測。海浪是海洋中最不穩(wěn)定的,有季節(jié)性、周期性,而且相鄰周期也是變化的。但海浪是風(fēng)浪和涌浪的總和,而涌浪源自遼闊海域持續(xù)時日的風(fēng)能,不象當(dāng)?shù)靥柡惋L(fēng)那樣容易驟起驟止和受局部氣象的影響。

 

 

 
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