海水发电
重拾往昔
海洋热能可能会被用于发电
Jan 7th 2012 | san francisco | from the print edition
即使是按照美国的官僚作风来评价,一个运行了13年却毫无建树的机构也是不可思议的。然而,这恰恰就是海洋热能转换许可办公室(后文简译为OTEC办公室)的命运。该办公室成立于1981年,后于1994年撤销,其间,它未曾颁发过一份单独的海洋热能转换许可文件。
OTEC办公室隶属于美国国家海洋大气管理局(简称NOAA,其在海洋领域的作用相当于美国宇航局在太空领域起到的作用)。海洋温差能量转换(后文简称为OTEC)的原理在于,利用海洋表层和底层的温差制造漩涡,并以此进行发电。20世纪70年代的石油价格上涨引发了OTEC的提出,但是,随着石油价格的回落,人们也逐渐失去了对于开发替代能源的兴趣,进而,OTEC办公室也逐渐走上末路。
不过,替代能源现在又在回温,OTEC即为其中一种。从洛克希德•马丁公司(Lockheed Martin)这样的巨头到位于宾夕法尼亚州兰开斯特市的海洋热能公司(Ocean Thermal Energy Corporation)这样的小角色,众多公司都在研究OTEC技术,而且到目前为止,该技术可能已经得到实现。大部分的技术所需零部件可以从其他工程领域获取,比如深海石油钻机。而且,(如果利用OTEC技术,)只要资本投入不要高的过分,加油站就可以提供免费的燃油,这一想法十分具有诱惑力。
在最普遍的OTEC设计中,会使用到低沸点的液体(典型的一种是氨水),所用液体将会在管网中循环流动。首先,在被25°C左右的表层海水所加温的热量交换器中,所用液体会汽化,这就使得汽化后产生的气体能够在充足的压力下形成漩涡进而发电。上述步骤完成后,气体被传送到下一个热量交换器中,在这里,气体将会被海水冷却——所用海水抽取自1千米左右的深度,水温约为5°C,这样一来,气体重新凝结成液体,而且以上整个流程可以循环往复。那样的话,理论上来讲,一个OTEC工厂可以建在任何地方——只要那个地方附近海域的表层海水水温能达到25°C以上,并且水深能超过1千米。
对于该技术的支持者来说,幸运的是,上述理论可以用在美国国防部所关注的一些地理位置上,包括位于太平洋的关岛(Guam)和位于印度洋的迪戈加西亚岛(Diego Garcia)。美国在这两个岛屿上都设有军事基地,而且,即使在经济困难时期,五角大楼都能为一种试验阶段的技术增加预算,只因采用该项技术可能会减少基地的燃料消耗。 然而,实质性的试验却是在夏威夷群岛上进行的,在那里,美国航空航天公司与一个小型企业——马凯海洋能源公司(Makai Ocean Engineering)合作,建立了一个10兆瓦级的试验工厂,该试验工厂预计将于2015年投入运营。如果进展顺利,接下来将于2020年建成一所100兆瓦级的发电站。
然而,为了实现上述目标,需要使用新式设备。建设10兆瓦级工厂所需的热量交换器和管道设施已经具备,但是,如果要建设100兆瓦级工厂,所用的管道不仅长度要达到1千米(为了能采到1千米深度的冷水),而且直径要达到10米(为了能把足够多的上述深层海水抽取到表层)。这是相当长和粗的一段管道(不知道怎么翻译),并且这种管道还必须足够厚实,这样才能在开放的海域中使用几十年。这么一来,这种管道肯定不便宜,据NOAA所主持OTEC项目的现任领导克里•凯赫(Kerry Kehoe)所估算,这样的设备需要花费10亿美元。 海洋热能公司正在计划建设一个中等规模的项目。该公司已经签署了一份与巴哈马政府的协议备忘,协议中约定,公司和巴哈马政府将建立一个完全商业性质的OTEC工厂。一开始,冷水将会从深海层被抽取上来,用于为一个预计投资一亿美元的度假胜地项目进行制冷,接下来,计划将这个旅游胜地项目逐步转化为一个完全技术成熟的10兆瓦级发电站。以下种种做法可以有助于增加OTEC项目的经济效益:如,在OTEC发电机上安装冷却装置,还能用产生的电力给像巴哈马这种缺少淡水的岛国进行海水淡化。
实际上,加勒比海看上去像是个实施OTEC的好地方。始建于1930年的第一所OTEC工厂坐落在马坦萨斯海湾,正好横跨佛罗里达海峡。尽管最终该工厂被海风和海潮所摧毁,但它还是成功地发电22kW。再过仅仅80年后,OTEC技术应该能至少达到成熟阶段并投入使用。
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