能源簡介
挪威能源集團開發出一種新的綠色能源,它就是海洋滲透能。該公司已經決定在江河入海口投資一家試驗性的海洋滲透能發電廠。據有關專家預測,海洋滲透能將成為一種重要的綠色能源。
綠色可再生能源可以讓世界能源可持續發展,而且可以減少二氧化碳的排放,減緩全球變暖的趨勢。為此,世界各國都在想辦法開發新的綠色能源。現在,在陸地上利用的主要有太陽能、風能、生物能等,這些已經成為大家比較熟悉的綠色能源。其實,海洋也是一個巨大的能源寶庫,現在世界各國已經在利用的有潮汐能和波浪能,而滲透能是一種新穎的海洋能源。
滲透原理
如果有兩種鹽溶液,一種溶液中鹽的濃度高,一種溶液的濃度低,那么把兩種溶液放在一起並用一種滲透膜隔離後,會產生滲透壓,水會從濃度低的溶液流向濃度高的溶液。江河裡流動的是淡水,而海洋中存在的是鹹水,兩者也存在一定的濃度差。在江河的入海口,淡水的水壓比海水的水壓高,如果在入海口放置一個渦輪發電機,淡水和海水之間的滲透壓就可以推動渦輪機來發電。
最新的海水發電技術,其實是利用了液體的滲透性質的原理。當河流奔騰入海時,由於河水與海水所含鹽分濃度的不同,會促使“河流淡水”與“海洋鹹水”發生物理滲透反應,從而產生巨大的海水滲透壓,推動渦輪機進行大功率發電。
能源優勢
海洋滲透能是一種十分環保的綠色能源,它既不產生垃圾,也沒有二氧化碳的排放,更不依賴天氣的狀況,可以說是取之不盡,用之不竭。而在鹽分濃度更大的水域裡,滲透發電廠的發電效能會更好,比如地中海、死海、我國鹽城市的大鹽湖、美國的大鹽湖。當然發電廠附近必須有淡水的供給。據挪威能源集團的負責人巴德·米克爾森估計,利用海洋滲透能發電,全球範圍內年度發電量可以達到16000億度。
發電技術
海水發電方法主要為“滲透法”。所謂“滲透法”,就是使用增壓方法,加速海水滲透過程。在演示實驗中,科學家用特殊薄膜在容器內把海水與純水隔開後,海水一側對膜的壓力會高於純水這一側。於是,一部分純水就會透過薄膜漫出水槽,並產生能夠推動水電機運轉的巨大動力,從而進行發電。在滲透發電技術中,薄膜的製造是重中之重。合格的薄膜,必須具有滲水性好、經久耐用待性,並能最大限度地阻止鹽分通過。目前,有些科學家使用帶電的薄膜,以加速淡水向海水的滲透過程。為了延長薄膜的使用壽命,研究人員還必須即時切換電薄膜的正負電極位置。與演示實驗同理,如果在河流的入海口使用一種大型單向滲透薄膜,將河水與海水分開的話,就能獲得巨大的海水滲透壓,推動巨型渦輪機發電。
值得一提的是,海水滲透壓發電法是一種非常環保的發電方式。因為海水滲透壓是一種從自然物理過程中獲得的能源,不會產生任何污染環境的“副產品”,更不會排放出二氧化碳。此外,由於海洋與河流是現成的資源,所以海水滲透壓的收集成本相對較低,比較容易獲得。而且海水發電也不會像風力發電和太陽能發電一樣,受到天氣因素的制約。
但是,由於海水發電技術正處於起步階段,普及該技術所面臨的最大難題就是發電站的建造成本過高,並且缺乏高效、高性能而又廉價的薄膜。同時,科學家在目前的海水滲透實驗中也只獲得了為數不多的電能。不過,研究人員仍然相信,海水發電的套用前景是相當廣闊的。
研究背景
挪威是一個沿海國家,它擁有眾多的島嶼,加上海岸又被海峽和海灣分割得很厲害,這使得挪威擁有曲折而漫長的海岸線,總長度近2萬公里。漫長的海岸線使得挪威具有利用滲透能的天然優勢。經過10年技術研發後,挪威國家能源集團決定投資1億克朗,在布斯克呂德郡建設世界首個試驗型海洋滲透能發電廠,預計將於2008年底完工。至2015年,發電廠將成熟到可以將其電力正常入網的狀態。
歐盟對海洋滲透能的研究也十分熱心。幾年來,歐盟一直在進行隔膜材料的研究,因為隔膜是滲透發電的關鍵。它必須具有結實、耐用、透水性能好和阻止鹽分通過的性能。目前每平方米隔膜的發電功率是3瓦。而專家認為,必須超過5瓦以上才能帶來經濟效益。因此,目前挪威的材料專家正在加緊對隔膜材料的研究。
江河入海口也是人口居住密度較大的區域,因此海洋滲透能發電能有效供給入海口的居民使用。據估計,一個足球場大小的海洋滲透能發電區域可以為15000個家庭提供電力。挪威能源集團公司的工程師菲雅爾丁斯塔特認為,海洋滲透能的前景很遠大。他說:“這可能會成為一個巨大的項目,挪威的沿海地區蘊藏著每年12億度電的潛力,而這將提供挪威三分之一的家庭用電。”
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