碳中和:占地球70%的海洋如何发电

扫码手机浏览

每年的6月8日是世界海洋日。我国作为一个海洋大国,党和政府对海洋事业发展极为重视。我国海洋经济对国民经济增长的贡献率已经达到9.1%。2019年中国海洋生产总值超过8.9万亿元。海洋经济发展促进了经济发展方式转变,产业结构调整,创造了新的经济增长点。

碳中和:占地球70%的海洋如何发电

资料图:沈括号科考船搭载CTD采水器在马里亚纳海沟进行采集海平面以下4000米深海水。图为在甲板上进行CTD检测和入水准备。新华网发(照片由考察队员郑蓉经本文作者提供)

碳中和:占地球70%的海洋如何发电

资料图:沈括号科考船搭载CTD采水器在马里亚纳海沟进行采集海平面以下4000米深海水。图为CTD在甲板上通过机械臂下放入海。新华网发(照片由考察队员郑蓉经本文作者提供)

在化石资源日益枯竭,二氧化碳过度排放导致全球气候变暖、环境严重污染的背景下,转向低碳循环经济成为全球共识,碳达峰、碳中和等政策被纳入生态文明建设整体布局,事关中华民族永续发展和人类命运共同体的构建,寻找新的能源与材料替代石化产品成为全球共同的使命。

碳中和:占地球70%的海洋如何发电

资料图:沈括号科考船搭载CTD采水器在马里亚纳海沟进行采集海平面以下4000米深海水。图为CTD从4000米深海取水到沈括号甲板并进行深海水收集。新华网发(照片由考察队员郑蓉经本文作者提供)

视频加载中...

视频:和谐共生。海鸥与这座城市每天都在演绎着和谐共生的乐章。新华网发(梁栋 摄于2021年)

利用海洋深层水低温特性进行的温差发电是一种绿色能源,即光线无法到达的海洋深层水与表层海水之间存在着一定的温度差,利用此温差可实现热力循环,即海洋温差能发电(Ocean Thermal Energy Conversion,OTEC)。

十九世纪八十年代,法国的雅克·D·阿森瓦尔从儒勒·凡尔纳的小说《海底两万里》(1869年出版)中的一些提法受到启发,由他的弟子、工程师兼企业家乔治·克洛德博士(霓虹灯的发明者)改进了空气液化过程,在比利时的Ougree冷水湖中实验成功。克洛德博士于1930年在古巴的Matanzas建立了第一家海洋温差发电工厂并获得了短暂的成功。在20世纪50年代中期,法国工程师再次试图在科特迪瓦的阿比让建造一座温差发电工厂,但事实证明,这座工厂造价过高,最终没有建成。

碳中和:占地球70%的海洋如何发电

资料图:和谐共融。新华网发(刘广生 摄)

碳中和:占地球70%的海洋如何发电

资料图:撞击石头后,海水如雾。新华网发(刘广生 摄)

20世纪70年代中期出现了能源危机,美国和其他地方重新对海洋温差发电产生了兴趣。美国政府开展了各种研发项目,包括性能测试、初步设计和示范工厂。主要工作包括约翰霍普金斯大学应用物理实验室、通用电气和天合公司对OTEC生产工厂的初步设计;由阿贡国家实验室和夏威夷的示范工厂进行的热交换器性能测试(Mini-OTEC和OTEC-1)。

1979年美国夏威夷州政府牵头组织了“Mini—OTEC"实验计划,利用取自675 m深处的深层海水成功实现了净功率为15 kW 的温差能发电,这是世界上首次从海洋温差能中获得具有实际利用价值的电力,随后1981年日本在西太平洋的瑙鲁海岸建立了一个100kW的闭合循环的工厂,汲水管敷设到580m深,发电的净功率超过30kW。

碳中和:占地球70%的海洋如何发电

资料图:海水如丝绸。新华网发(刘广生 摄)

碳中和:占地球70%的海洋如何发电

资料图:海水如镜。新华网发(刘广生 摄)

2012年由国家海洋局第一海洋研究所研究员刘伟民承担的“十一五”国际科技支撑计划15kW温差能发电装置研究及实验项目通过验收。刘伟民说,“可以说我国海洋温差发电是位于世界前列的”。

深层海水可作为冷源直接冷却空调房内的空气,该技术与传统的空气热源式制冷机相比大大节省了电力消耗,可极大地降低制冷成本。同时,系统不需要制冷剂,因此不会对大气臭氧层造成破坏。

碳中和:占地球70%的海洋如何发电

资料图:海天一色。新华网发(于宣 供图)

碳中和:占地球70%的海洋如何发电

资料图:杭州湾夜色。新华网发(于宣 供图)

美国夏威夷州自然能源研究所和日本高知县海洋深层水研究所将深层海水用于冷房制冷。我国台湾台东区农业改良场负责运营的“精致农业研发馆”利用深层海水作冷源降低温室内温度,有效解决了某些花卉、蔬菜、水果无法在夏天栽培的问题。利用深层水制冰后用于水产保鲜,不但电力消耗较少,而且与淡水制冰相比,可使保鲜温度降低2℃以上,显著提高保鲜食品特别是海产品的鲜度。挪威等欧洲国家对海洋深层水的研发还是偏重于环保理念,利用海水的低温性,进行温差发电,减少温室效应。

碳中和:占地球70%的海洋如何发电

资料图:杭州湾夜色。新华网发(于宣 供图)

中国要成为一个强国,其中包括海洋强国,即成为在开发海洋、利用海洋、保护海洋、管控海洋方面拥有强大综合实力的国家。发展海洋经济是最重要的中心任务。深海开发主要是指对深海能源、资源的开发,以满足中国可持续发展的需要。我国深海开发也涵盖了海洋深层水的开发。

南海是我国最大的海域。根据日本海洋深层水发展经验,我国海南岛以及中沙、南沙等岛均具备汲取海洋深层水的优势。利用海洋深层水的低温和清洁的特点,可以提供良好的清洁能源、充足的淡水以及各种高附加值的产品。海洋深层水的开发和利用将成为我国海洋经济的一颗璀璨明珠。(作者系北京保护健康协会健康饮用水专业委员会会长)

作者:赵飞虹

配音:郑琬

策划、终审:刘君

一读:周雪晴