在后新冠疫情时代,经济开始复苏令能源需求大增。 为追求碳中和的目标,各国大幅限制石化能源生产,但转换绿能的配套措施却未能跟得上,再加上俄乌冲突引发能源市场严重供需失衡,不少国家开始转向利用海洋能源。 海洋是当之无愧的资源宝库,蕴藏在海洋中的多种自然能源更是一笔宝贵的财富。

• 技术人员在新南威尔士州韦斯特波特附近的Grand Passage潮汐能平台工作。 网上图片

海洋能源是蕴藏于海洋中海水、风、光等自然资源中存在的新型能源,主要包括潮汐能、海流能(潮流能)、波浪能、盐差能、温差能,更广义的海洋能源还包括海上风能、海上光能、海洋天然气水合物、海上太阳能、海洋生物质能、海水制氢等。

"蓝色煤海"潮汐能

目前太阳能与风力发电都均存有间歇性、不稳定的问题,因此发电预测性高、设备发展具多样性的潮汐能(Tidal Power)发电方案,未来将被看高一线。 综合分析,潮汐能将会作为成熟的技术得到更大规模的利用,充分利用海洋潮汐发电,已成为人类理想的新能源之一。 有关专家预言,随着开发利用的力度稳步加大,21世纪将是人类充分利用海洋能源的新时代。

潮汐能这种能量十分巨大,可以说是一种取之不尽、用之不竭的动力资源,人们誉称其为"蓝色的煤海",潮汐能的利用主要集中在潮差较大的浅海、海湾和河口地区。

潮汐能以每天潮涨潮落所造成的海面起伏作为动能,推动涡轮发电机产生动力来发电。 目前潮汐能设备主要分为两大类别:”潮汐堰坝"、以及"潮汐流发电机"。 前者本质上是大型水坝,在潮水进入的地方筑起堤堰,涨潮时将海水引入蓄水池,驱动涡轮机发电,退潮时再将储存起来的海水放回大海,带动涡轮机再发电。

作为一种不消耗燃料、没有污染、不受洪水或枯水影响、用之不竭的再生能源,潮汐能蕴藏量十分可观。

据能源专家预测,世界海洋潮汐能蕴藏量约为27亿kW(千瓦),若全部转换成电能,每年发电量大约为1.2万亿kWh(千瓦时)。 烟波浩渺的海洋聚集了地球97%的水量,因而潮汐能的蕴藏量是目前全球发电总量的600倍。

据悉,在印度的东海岸线,潮汐发电量约4万MW(兆瓦);挪威在己石窄湾线上,每年有10亿MW的潜在电能;英国电能的40%可由潮汐提供,在日本10多万km长的海岸线上,每年可利用的潮汐能高达该国电能的30倍。

潮汐发电与普通水力发电原理类似,通过出水库,在涨潮时将海水储存在水库内,以势能的形式保存,然后在落潮时放出海水,利用高、低潮位之间的落差,推动水轮机旋转,带动发电机发电。 潮汐资源丰富的国家包括法、苏、英、美和加拿大等国,都进行了潮汐发电的开发,但建设成本也惊为天人,潮汐能如何扩大利用,广为发展确实是个问题。

• 海洋能源是蕴藏于海洋中海水、风、光等自然资源中存在的新型能源,主要包括潮汐能、海流能、波浪能、盐差能、温差能等,图为离岸风场海洋风电。 中央社资料图片

波浪温差皆可发电

海上波浪同样具有巨大的能量,由风力带动海水沿水平方向作周期性运动,形成的巨浪威力巨大,可用于发电、输送和抽运水、供暖和制造氢气等,全球波浪能资源多达700亿kW,可开发利用的约为20至30亿kW。 目前,波浪能发电的进展已表明了这种新能源具有很大的商业价值,美、英、印度等国家已建成几十座波浪能发电站,且均运行良好。

海洋温差能指海洋表层水体和深层水体温度差引起的热能。 海洋热能同样有机会转化为电能,全球可开发利用的海洋热能约为20亿kW。 除了发电,海洋温差能还可以用于海水脱盐、深海矿藏开发等。

而在江河入海口,淡水与海水之间还存在着鲜为人知的盐度差能。 盐差能发电,是利用溶液梯度差释放的能量发电,全球可开发利用的盐度差能约26亿kW。

海洋能源具有可再生、清洁环保的优势,但同时也存在能量不稳定、地域性强、造价成本高效益低等弊端,当前对海洋能源的开发仍存在许多困难,希望在未来它们能够有机会造福于人类。