最“酷”的能源

一项巧妙利用海水上下层温差的技术将为全世界提供取之不竭的清洁电力

主营火箭科技的洛克希德马丁公司最近竟然关注起管道工程了。在过去的一年中，这一航空巨子一直让它的工程师们专心设计非常长的玻璃纤维管道——这是因为他们瞄准了海洋热能变换(OTEC)这一技术，而普通的管子不能成为其组成材料。

OTEC又被称为海洋温差能，是一种清洁的可再生能源，它有潜力将日下依赖石油的经济解放出来。 早在1970年，负责主管美国联邦海洋热能源项目的罗伯特·科恩就曾经说过：“这种能源将有可能成为世界上可再生能源的最大来源。”

老调重弹

由于化石燃料价格的高涨，从夏威夷到日本，很多私人公司都在竞相建设商业化的OTEC工厂。这项技术的特点就是开发利用表层海水和深层海水之间的温差。

首先，用温暖的表层水加热一种低沸点的液体，如氨或氨水。当液体沸腾时，会产生气体，这些气体所产生的压力足以推动一个涡轮机发电。之后气体被冷却，重新变成液体再次使用。冷却过程是通过由玻璃纤维制成的管子吸上海洋深处的冷水来完成的，这些玻璃纤维的管子可能长达1000米，直径为27米，能以每秒1000吨的速度吸取冷水。完成冷却任务后，这些水将重新被放回深海。科恩解释说：“这就像常规的发电厂烧煤产生蒸汽一样。”

最早提出利用海洋温差发电理论的人是法国物理学家戴松法耳，不过，这一想法在20世纪70年代石油危机前一直没有得到太多关注。1979年，由美国政府支持的包括洛克希德马丁公司在内的合股项目，在夏威夷铺设了一条冷水管，它服务于一个发电50千瓦的OTEC系统。两年之后，一个日本研究小组也在南太平洋岛国瑙鲁建设了一个发电能力为120千瓦的试验工厂。

还沉浸在初战告捷的兴奋之中，美国能源部就开始计划在夏威夷建一个4万千瓦的试验工厂。可是，1981年，海洋热能技术的投资开始缩减，到1995年石油价格开始下跌，最终跌到20美元一桶的时候，这部分投资就完全取消了。

如今，燃料价格的上涨使得人们恢复了对这一被忽视技术的兴趣。今年9月，为奖励洛克希德马丁公司1979年首次成功建设OTEC系统，美国能源部给予该公司60万美元的投资用来研制新一代冷水管。

科恩认为，依靠漂浮在海中的平台，通过海底电缆向陆地电网输电，最终能建成50万千瓦的OTEC发电厂，这种飘摇的船上电厂仿佛就是在开阔的海洋中为发电而“放牧”一般。

比潮汐能更有希望

洛克希德的第一个目标是安装上所有的设备并试运营。该公司已经开始与夏威夷万玛纳鲁的麦凯海洋工程公司合作建设一个发电1万～2万千瓦的电厂，这个新工厂将用1000米长的管子，有些管子的直径将达到4米，所发的电将通过海底电缆直接供给岛上的电力网，预计将在4～6年内建成并开始运营。

就在洛克希德加紧测试其设备的时候，美国军方的一家电厂甚至更快上线，设于火奴鲁鲁的海洋工程与能源系统(OCEES)国际公司正在完成一项海洋热能设备的设计，这一设备将被安装在印度洋迪戈加西亚岛上的一个较大的美军军事基地。

这一电厂将提供8000千瓦的电力，还能为每天淡化500万升的海水供电。OCEES表示，这一工程将于2011年底前安装和运营。

眼下，迪戈加西亚岛全部用柴油发电，基地的长官看到海洋热能可以作为一种独立能源方式。OCEES的杰克森说：“这在印度洋中央是个战略军事装置，他们不想依靠其他的供能方式。”

比尔·泰勒是美国海军海岸能源办公室的主任，他认为OTEC比波浪浮筒或潮汐能更有潜力快速开发出能源。他说：“产生8000到10000千瓦的电力， 需要用很多浮筒。我们对潮汐发电和海洋温差发电都很期待，但我们更寄希望于OTEC。”

另外，两个研究小组都在着手解决如何将漂浮摆动的平台和固定的海底电缆连接起来的问题。热交换器还需设计得能够防止海藻、藤壶或其他海洋生物入侵和阻塞系统。

如果试验工厂获得成功，那么更大的商业规模发电厂就能改变夏威夷的能源构成，目前，夏威夷77%的电是燃油发电。洛克希德的合作者，麦凯海洋工程公司的贝灵格说，如果OTEC能达到10万千瓦的发电能力，那么，不仅对夏威夷，对世界上的其他地方，都将成为一个巨大的能源支持。

尚未成熟的技术

然而，要达到10万千瓦的发电水平，就需要直径30米、长度达1000米的管子。这可不是轻而易举的小挑战，贝灵格解释：这些庞大的结构都要垂直漂浮于海洋之中，来自海流和漂浮平台的晃动都会对平台表面造成很大的压力和张力——人们如何锚定和安装这种平台呢？

小规模的设计已经遇到了问题。2003年，印度工程师在建设一个1000千瓦的海洋热能发电厂时，试图从孟加拉湾的一艘驳船上将一根800米长的冷水管放到海中。结果，管子最后掉在了海底。印度国家海洋技术研究所主任凯斯罗利认为，以目前的知识，人类还没有能力建造5000～10000千瓦的海洋温差发电厂。

不过，假如这项技术对绿色能源市场产生了显著影响的话，它就可能扩大规模。克罗克从1980年起，就一直为夏威夷大学、美国能源部或其他部门从事OTEC的设计。他说：“试点测试已经成功，这不是设计的问题，而是经济合算的问题。”

克罗克于1988年筹建了OCEES公司，最近，他离开了OCEES，开始组建能源收获系统公司，该公司有一个雄心勃勃的计划——在印度尼西亚的海岸建成一个发电10万千瓦的OTEC电厂。所发的电力将用来制氢，氢是绿色燃料，用在汽车上是零碳排放的。克罗克表示，他已经为这一将耗资8亿美元的工厂投资，一旦敲定建设合同，该工厂将于2年内建成并运营。

对于已经苦等了几十年，希望海洋热能变为现实的科恩来说，如此庞大的工厂似乎野心太大，特别是又加上了氢气生产，因为到目前为止，氢的配送结构在很大程度上还没有开发出来。

科恩警告说：“过快地扩大规模可能是有风险的。我也愿意看到海洋热能快速发展，但我们还是谨慎为妙。”

冷水变空调

正当全世界各国政府和私人公司忙于为海洋热能投资的时候，该技术的一项分支已经开始安装并运营了。这一技术不是为了发电而驾驭冰冷的深海水，加拿大的多伦多市利用来自安大略湖底的水来为城中建筑降温。夏威夷万玛纳鲁的麦凯海洋工程公司最近帮助建设了这一城市冷水空调系统，当该系统全部接通市中心的建筑物时，将节省6万千瓦的电力。这个系统通过三条5公里长的管道将水深80米的4℃湖水泵入城市中的建筑物内，这些冷水可当作空调使用。

麦凯在夏威夷的火奴鲁鲁也用了类似的冷水空调系统。麦凯公司的贝灵格说：“海洋热能是大奖，但冷水空调也能在削减能源需求上起很大作用，而且现在就能做到。”

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