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        最“酷”的能源

        2008-05-14 17:15:44
        中國(guó)新聞周刊 2008年47期
        關(guān)鍵詞:麥凱洛克希德夏威夷

        呂 靜

        一項(xiàng)巧妙利用海水上下層溫差的技術(shù)將為全世界提供取之不竭的清潔電力

        主營(yíng)火箭科技的洛克希德馬丁公司最近竟然關(guān)注起管道工程了。在過(guò)去的一年中,這一航空巨子一直讓它的工程師們專心設(shè)計(jì)非常長(zhǎng)的玻璃纖維管道——這是因?yàn)樗麄兠闇?zhǔn)了海洋熱能變換(OTEC)這一技術(shù),而普通的管子不能成為其組成材料。

        OTEC又被稱為海洋溫差能,是一種清潔的可再生能源,它有潛力將日下依賴石油的經(jīng)濟(jì)解放出來(lái)。 早在1970年,負(fù)責(zé)主管美國(guó)聯(lián)邦海洋熱能源項(xiàng)目的羅伯特·科恩就曾經(jīng)說(shuō)過(guò):“這種能源將有可能成為世界上可再生能源的最大來(lái)源。”

        老調(diào)重彈

        由于化石燃料價(jià)格的高漲,從夏威夷到日本,很多私人公司都在競(jìng)相建設(shè)商業(yè)化的OTEC工廠。這項(xiàng)技術(shù)的特點(diǎn)就是開(kāi)發(fā)利用表層海水和深層海水之間的溫差。

        首先,用溫暖的表層水加熱一種低沸點(diǎn)的液體,如氨或氨水。當(dāng)液體沸騰時(shí),會(huì)產(chǎn)生氣體,這些氣體所產(chǎn)生的壓力足以推動(dòng)一個(gè)渦輪機(jī)發(fā)電。之后氣體被冷卻,重新變成液體再次使用。冷卻過(guò)程是通過(guò)由玻璃纖維制成的管子吸上海洋深處的冷水來(lái)完成的,這些玻璃纖維的管子可能長(zhǎng)達(dá)1000米,直徑為27米,能以每秒1000噸的速度吸取冷水。完成冷卻任務(wù)后,這些水將重新被放回深海。科恩解釋說(shuō):“這就像常規(guī)的發(fā)電廠燒煤產(chǎn)生蒸汽一樣?!?/p>

        最早提出利用海洋溫差發(fā)電理論的人是法國(guó)物理學(xué)家戴松法耳,不過(guò),這一想法在20世紀(jì)70年代石油危機(jī)前一直沒(méi)有得到太多關(guān)注。1979年,由美國(guó)政府支持的包括洛克希德馬丁公司在內(nèi)的合股項(xiàng)目,在夏威夷鋪設(shè)了一條冷水管,它服務(wù)于一個(gè)發(fā)電50千瓦的OTEC系統(tǒng)。兩年之后,一個(gè)日本研究小組也在南太平洋島國(guó)瑙魯建設(shè)了一個(gè)發(fā)電能力為120千瓦的試驗(yàn)工廠。

        還沉浸在初戰(zhàn)告捷的興奮之中,美國(guó)能源部就開(kāi)始計(jì)劃在夏威夷建一個(gè)4萬(wàn)千瓦的試驗(yàn)工廠??墒?,1981年,海洋熱能技術(shù)的投資開(kāi)始縮減,到1995年石油價(jià)格開(kāi)始下跌,最終跌到20美元一桶的時(shí)候,這部分投資就完全取消了。

        如今,燃料價(jià)格的上漲使得人們恢復(fù)了對(duì)這一被忽視技術(shù)的興趣。今年9月,為獎(jiǎng)勵(lì)洛克希德馬丁公司1979年首次成功建設(shè)OTEC系統(tǒng),美國(guó)能源部給予該公司60萬(wàn)美元的投資用來(lái)研制新一代冷水管。

        科恩認(rèn)為,依靠漂浮在海中的平臺(tái),通過(guò)海底電纜向陸地電網(wǎng)輸電,最終能建成50萬(wàn)千瓦的OTEC發(fā)電廠,這種飄搖的船上電廠仿佛就是在開(kāi)闊的海洋中為發(fā)電而“放牧”一般。

        比潮汐能更有希望

        洛克希德的第一個(gè)目標(biāo)是安裝上所有的設(shè)備并試運(yùn)營(yíng)。該公司已經(jīng)開(kāi)始與夏威夷萬(wàn)瑪納魯?shù)柠渼P海洋工程公司合作建設(shè)一個(gè)發(fā)電1萬(wàn)~2萬(wàn)千瓦的電廠,這個(gè)新工廠將用1000米長(zhǎng)的管子,有些管子的直徑將達(dá)到4米,所發(fā)的電將通過(guò)海底電纜直接供給島上的電力網(wǎng),預(yù)計(jì)將在4~6年內(nèi)建成并開(kāi)始運(yùn)營(yíng)。

        就在洛克希德加緊測(cè)試其設(shè)備的時(shí)候,美國(guó)軍方的一家電廠甚至更快上線,設(shè)于火奴魯魯?shù)暮Q蠊こ膛c能源系統(tǒng)(OCEES)國(guó)際公司正在完成一項(xiàng)海洋熱能設(shè)備的設(shè)計(jì),這一設(shè)備將被安裝在印度洋迪戈加西亞島上的一個(gè)較大的美軍軍事基地。

        這一電廠將提供8000千瓦的電力,還能為每天淡化500萬(wàn)升的海水供電。OCEES表示,這一工程將于2011年底前安裝和運(yùn)營(yíng)。

        眼下,迪戈加西亞島全部用柴油發(fā)電,基地的長(zhǎng)官看到海洋熱能可以作為一種獨(dú)立能源方式。OCEES的杰克森說(shuō):“這在印度洋中央是個(gè)戰(zhàn)略軍事裝置,他們不想依靠其他的供能方式?!?/p>

        比爾·泰勒是美國(guó)海軍海岸能源辦公室的主任,他認(rèn)為OTEC比波浪浮筒或潮汐能更有潛力快速開(kāi)發(fā)出能源。他說(shuō):“產(chǎn)生8000到10000千瓦的電力, 需要用很多浮筒。我們對(duì)潮汐發(fā)電和海洋溫差發(fā)電都很期待,但我們更寄希望于OTEC?!?/p>

        另外,兩個(gè)研究小組都在著手解決如何將漂浮擺動(dòng)的平臺(tái)和固定的海底電纜連接起來(lái)的問(wèn)題。熱交換器還需設(shè)計(jì)得能夠防止海藻、藤壺或其他海洋生物入侵和阻塞系統(tǒng)。

        如果試驗(yàn)工廠獲得成功,那么更大的商業(yè)規(guī)模發(fā)電廠就能改變夏威夷的能源構(gòu)成,目前,夏威夷77%的電是燃油發(fā)電。洛克希德的合作者,麥凱海洋工程公司的貝靈格說(shuō),如果OTEC能達(dá)到10萬(wàn)千瓦的發(fā)電能力,那么,不僅對(duì)夏威夷,對(duì)世界上的其他地方,都將成為一個(gè)巨大的能源支持。

        尚未成熟的技術(shù)

        然而,要達(dá)到10萬(wàn)千瓦的發(fā)電水平,就需要直徑30米、長(zhǎng)度達(dá)1000米的管子。這可不是輕而易舉的小挑戰(zhàn),貝靈格解釋:這些龐大的結(jié)構(gòu)都要垂直漂浮于海洋之中,來(lái)自海流和漂浮平臺(tái)的晃動(dòng)都會(huì)對(duì)平臺(tái)表面造成很大的壓力和張力——人們?nèi)绾五^定和安裝這種平臺(tái)呢?

        小規(guī)模的設(shè)計(jì)已經(jīng)遇到了問(wèn)題。2003年,印度工程師在建設(shè)一個(gè)1000千瓦的海洋熱能發(fā)電廠時(shí),試圖從孟加拉灣的一艘駁船上將一根800米長(zhǎng)的冷水管放到海中。結(jié)果,管子最后掉在了海底。印度國(guó)家海洋技術(shù)研究所主任凱斯羅利認(rèn)為,以目前的知識(shí),人類還沒(méi)有能力建造5000~10000千瓦的海洋溫差發(fā)電廠。

        不過(guò),假如這項(xiàng)技術(shù)對(duì)綠色能源市場(chǎng)產(chǎn)生了顯著影響的話,它就可能擴(kuò)大規(guī)模??肆_克從1980年起,就一直為夏威夷大學(xué)、美國(guó)能源部或其他部門(mén)從事OTEC的設(shè)計(jì)。他說(shuō):“試點(diǎn)測(cè)試已經(jīng)成功,這不是設(shè)計(jì)的問(wèn)題,而是經(jīng)濟(jì)合算的問(wèn)題?!?/p>

        克羅克于1988年籌建了OCEES公司,最近,他離開(kāi)了OCEES,開(kāi)始組建能源收獲系統(tǒng)公司,該公司有一個(gè)雄心勃勃的計(jì)劃——在印度尼西亞的海岸建成一個(gè)發(fā)電10萬(wàn)千瓦的OTEC電廠。所發(fā)的電力將用來(lái)制氫,氫是綠色燃料,用在汽車上是零碳排放的??肆_克表示,他已經(jīng)為這一將耗資8億美元的工廠投資,一旦敲定建設(shè)合同,該工廠將于2年內(nèi)建成并運(yùn)營(yíng)。

        對(duì)于已經(jīng)苦等了幾十年,希望海洋熱能變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)的科恩來(lái)說(shuō),如此龐大的工廠似乎野心太大,特別是又加上了氫氣生產(chǎn),因?yàn)榈侥壳盀橹?,氫的配送結(jié)構(gòu)在很大程度上還沒(méi)有開(kāi)發(fā)出來(lái)。

        科恩警告說(shuō):“過(guò)快地?cái)U(kuò)大規(guī)??赡苁怯酗L(fēng)險(xiǎn)的。我也愿意看到海洋熱能快速發(fā)展,但我們還是謹(jǐn)慎為妙?!?/p>

        冷水變空調(diào)

        正當(dāng)全世界各國(guó)政府和私人公司忙于為海洋熱能投資的時(shí)候,該技術(shù)的一項(xiàng)分支已經(jīng)開(kāi)始安裝并運(yùn)營(yíng)了。這一技術(shù)不是為了發(fā)電而駕馭冰冷的深海水,加拿大的多倫多市利用來(lái)自安大略湖底的水來(lái)為城中建筑降溫。夏威夷萬(wàn)瑪納魯?shù)柠渼P海洋工程公司最近幫助建設(shè)了這一城市冷水空調(diào)系統(tǒng),當(dāng)該系統(tǒng)全部接通市中心的建筑物時(shí),將節(jié)省6萬(wàn)千瓦的電力。這個(gè)系統(tǒng)通過(guò)三條5公里長(zhǎng)的管道將水深80米的4℃湖水泵入城市中的建筑物內(nèi),這些冷水可當(dāng)作空調(diào)使用。

        麥凱在夏威夷的火奴魯魯也用了類似的冷水空調(diào)系統(tǒng)。麥凱公司的貝靈格說(shuō):“海洋熱能是大獎(jiǎng),但冷水空調(diào)也能在削減能源需求上起很大作用,而且現(xiàn)在就能做到。”

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