海水温差发电 - Wikiwand
For faster navigation, this Iframe is preloading the Wikiwand page for 海水温差发电.

海水温差发电

维基百科,自由的百科全书

此条目需要精通或熟悉相关主题的编者参与及协助编辑。 (2011年6月17日)请邀请适合的人士改善本条目。更多的细节与详情请参见讨论页。
此条目中立性有争议。内容、语调可能带有明显的个人观点或地方色彩。 (2011年6月17日)加上此模板的编辑者需在讨论页说明此文中立性有争议的原因,以便让各编辑者讨论和改善。在编辑之前请务必察看讨论页。
位于美国夏威夷的海水温差发电厂
位于美国夏威夷的海水温差发电厂
全球适合温差发电的海域
全球适合温差发电的海域

海水温差发电法(英语:Ocean Thermal Energy Conversion, OTEC)是一种可再生能源,主要是利用表层海水与深层海水的温度不同来进行发电。

原理

海洋温差发电是利用热交换的原理来发电。首先需要抽取温度较高的海洋表层水,将热交换器里面沸点很低的工作流体(working fluid,如氟利昂等)蒸发气化,然后推动涡轮发电机而发出电力;再把它导入另外一个热交换器,利用深层海水的冷度,将它冷凝而回归液态,这样就完成了一个循环。周而复始的工作。

在热交换技术平台,目前有封闭式循环系统、开放式循环系统、混合式循环系统等,其中以封闭式循环系统技术较成熟。而在地点的设置上,则有岸基式、离岸式差别。

封闭式循环系统

封闭式循环系统示意图
封闭式循环系统示意图

随着海水深度的变化,表层海水受到阳光照射,吸收能量而温度较高;而在海平面200米以下,阳光几乎无法到达,因此温度较低。海水深度越深,其温度也就越低。海水温差发电时,需抽取表层温度较高的海水,使热交换机内的低沸点液体〈例如〉沸腾为蒸气,然后推动发电机发电,再将其导入另一热交换机,使用深层海水将其冷却,如此完成一个循环。

开放式循环系统

开放式循环系统示意图
开放式循环系统示意图

将表层海水引入真空状态的蒸发槽中,因低压下的沸点极低而沸腾为水蒸气,再引至凝结槽,以深层海水使之凝结为水。此过程中会在蒸发槽与凝结槽之间因压力差因而形成蒸汽流,在其间加上涡轮机即可发电。另外,使用开放式循环系统发电会在凝结槽中形成淡水,可供使用。排出的淡水,这是它的有利之处。

混合式循环系统

开始时类似开放式循环,将温暖的海面水引进真空容器使其闪蒸成蒸气,蒸气再进入氨的蒸发器(vaporizer),使工作流体(氨)气化来转动涡轮机发电,如同封闭式循环一般,因此混合式循环兼具开放式循环与封闭式循环两者的特性。

岸基式温差发电厂

建置深海水管,将深层海水取至岸边发电厂,此过程容易使冷水管之温度上升,从而使发电效率更低,另外深海抽水管的建置难度较高。

离岸式温差发电厂

发电厂建置在海上作业平台上,将深层海水抽取至作业平台,温水与冷水的交换在海上作业平台上完成发电,再由电缆供电至岸边。离岸式海上作业平台类似钻油平台,因此水下作业需要锚固深海海底及锚定电缆。其优点是发电效率相对较高,可降低发电成本。

深层海水取得之耗损电力

取得深层低温海水并不需要计算从深海抽取的电力,而是利用连通管原理让深层海水自动补充到海面高度,因此海洋温差发电厂只是将水排出电厂,而非从深海抽取,因此在计算取水的能量损耗,是计算海水与排水管的摩擦力损耗。

优点

缺点

  1. 资金庞大
  2. 发电成本高
  3. 深海冷水管路施工风险高
  4. 影响周遭海域生物的生存权

条件

通常海水表面温度约在摄氏20余度,为了有足够的温差进行发电,通常冷水管〈也就是引深层海水的那条管子〉深度要达到海平面下1,000米深。在北回归线地区表面海水温度约23至28度,1,000米深处温度仅约4度。例如台湾东部海底地形陡峭,离海岸不远处海水深度即达1,000米(某些地点在离海岸3到4公里处即达1,000米),因此适合此发电法。

技术问题

左图:海水温差发电用的管线 右图:位于印度海面上的海水温差发电厂
左图:海水温差发电用的管线 右图:位于印度海面上的海水温差发电厂

岸基式海水温差发电法中最为关键的技术就是冷水管,首先,它必须深入海平面下约1,000米的深处,第二,它的管径必须够大,才能引入较多海水确保发电效率。 离岸式海水温差发电法,则较无深海抽水问题,但需要锚定海上作业平台与海底电缆。


参见

参考资料

  1. 温差发电的原理[1]
  2. 海水发电之潮汐、温差发电[2]
{{bottomLinkPreText}} {{bottomLinkText}}
海水温差发电
Listen to this article