光電少年 Sol - Juv

 

海洋能源


地球表面積約為5.1X10(8次方)kM,其中陸地表面積為1.49X10(8)kM,占29%;海洋面積達3.61X1O(8)kM,占71%。 以海平面計,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1.37X10(9)kM(立方)。 一望無際的汪洋大海,不僅為人類提供航運、水產和豐富的礦藏,而且還蘊藏著巨大的能量。 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。潮汐與潮流能來源於月球、太陽引力,其他海洋能均來源於太陽輻射, 海洋面積占地球總面積的71%,太陽到達地球的能量,大部分落在海洋上空和海水中,部分轉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、波浪能都是機械能,潮汐能是地球旋轉所?生的能量通過太陽和月亮的引力作用而傳遞給海洋的, 並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; 波浪能是一種在風的作用下產生的,並以位能和動能的形式由短周期波儲存的機械能,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,淡水向海水一側滲透可產生滲透壓力, 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技術及開發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,有的已列入開發利用計劃,但人們對海洋能的開發利用程度至今仍十分低。 儘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徵。每種海洋能資源都具有相當大的能量通量: 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量級。但是這些能量分散在廣闊的地理區域, 因此實際上它們的能流密度相當低,而且這些資源中的大部分均蘊藏在遠離用電中心區的海域。因此只能有一小部分海洋能資源能夠得以開發利用。 全球海洋能的可再生量很大。根據聯合國教科文組織1981年出版物的估計數位,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現把上述全部能量取出,設想只能利用較強的海流、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卡諾效率的限制。因此,估計技術上允許利用功率為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(估計數位)。 海洋能的強度較常規能源?低。海水溫差小,海面與500∼1000米深層水之間的較大溫差僅?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。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?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;後者相當於太陽能流密度1千瓦/米2)。又如潮流能,最高流速?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4.5千瓦/米2。 海洋能作?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能等以熱能、 機械能等形式蓄在海水堙A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定的,24小時不間斷,晝夜波動小,只稍有季節性的變化。 潮汐、潮流則作琠w的周期性變化,對大潮、小潮、漲潮、落潮、潮位、潮速、方向都可以準確預測。海浪是海洋中最不穩定的,有季節性、周期性, 而且相鄰周期也是變化的。但海浪是風浪和湧浪的總和,而湧浪源自遼闊海域持續時日的風能,不象當地太陽和風那樣容易驟起驟止和受局部氣象的影響。

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