美國海軍研究使用海水溫差發電的技術設想

太陽的熱量可以使關島附近的海面2溫度達到27℃左右。而海面下900多米深處的水溫卻只有4℃左右。美國海軍認為海水表面與深處的巨大溫差可以為他們提供無限的電能。美海軍對電能的需求緣起于軍方的一個遷移計劃，軍方計劃在2014年前將目前位于日本沖繩的8000名海軍陸戰隊員及17000名家屬轉移到關島。這一大批新居民和擴建后的軍事設置可能會致使關島的電力供不應求，因為目前關島的電力供應完全依靠進口石油。因此他們希望“海洋熱能轉換”方案可以成為解決關島及迭戈加西亞、夸賈林環礁和夏威夷未來電力供應的有效途徑。

將海水中存在的溫差轉換成電能并不是什么新設想。其原理聽起來比較簡單：將被太陽加熱后的表面的海水抽送到熱量轉換器中在那里對沸點非常低的液體——如氨水、氟化碳以及其他一些碳氫化合物等，進行加熱。液體在達到沸點后蒸發并迅速膨脹，由膨脹的蒸氣所帶來的壓力驅動渦輪發電機，從而產生電力。接著，當蒸氣通過渦輪機后，就被輸送到一個壓縮機中。在那里，來自海洋深處的冰冷的海水會把其溫度降低，并使其變回成液態。這些液體隨后又會被輸送回熱量交換器中，隨后再重復整個過程。如上所述海水發電除了采用溫度不同的海水之外，沒有用到其他任何燃料，因此不會產生任何的污染。海水熱能電力轉換還為依賴國外進口石油這一問題的解決提供了可行的辦法。

其實，這個概念早在1881年就已經有了，而且在1930年，古巴就建造了第一個海水熱能轉換電廠。在上世紀70年代，海水熱能電力轉換也曾引發了美國人的熱情。在那個時候，阿拉伯世界針對美國的石油禁運使得石油價格飛漲，并且供應緊張。不過禁運到了1974年就結束了，隨后，美國人對海水熱能電力轉換和其他替代能源的興趣也就逐漸淡了下來。之后，因為經濟和政治等問題，海水的熱能轉換都一直沒有被置于其應有的位置上。今天，由于石油價格的不確定、供應能力有限，而同時需求又在不斷上升，因此，依靠海水溫差發電的方式又重新引起了人們的興趣。

現在，美國人對這一技術就表示出十足的興趣。不過，海洋熱能電力轉換依舊面臨著一些大問題。其中，很大的一個問題就是啟動成本太高。洛克希德馬丁公司海洋熱能電力轉換部門的主管羅伯特華萊就表示出一種擔憂，一個擁有10-20萬千瓦發電能力的海洋熱能電力轉換工廠的發電成本與進口石油發電的成本差不多。盡管這些電量足夠滿足25000-50000戶家庭的使用需要。但是，這樣一個發電廠所需成本要150億美元。為證明這一想法的可行性，并解決一些技術上的問題，較明智的做法是在建造一座10萬千瓦的發電廠前，先建一個1萬千瓦左右的小型發電廠，但如此一來，其代價就非常大了，因為一座1萬千瓦的發電廠能夠生產的電力太少，不足以盈利，也就無法收回成本。例如，1979年一座50千瓦的海水熱能電力轉化設施除去轉化廠自身消耗后，只剩下15千瓦剩余功率，1993年，在夏威夷進行了一個開放型海水熱能電力轉換設施的試驗。根據美國能源部的介紹，該設施能夠生產50千瓦的凈功率。由此可以看出，幾十年來，海洋熱能電力轉換也僅僅是一種充滿誘惑的科學實驗。

不過現在，時機來了。美國海軍于今年4月份宣布，他們在年底將會簽署一個建造海洋熱能電力轉換廠的合同。建造這樣一個發電廠的目的是為了滿足美國海軍位于印度洋的迭戈加西亞基地以及其他海軍基地的使用需要。自今年2月份，美國海軍就開始了一個海洋熱能電力轉換廠是否能滿足關島“現在和未來大量用電需要”的可行性研究。不僅如此，海軍還設想電廠同時能生產出新鮮的飲用水。

美國海軍的研究比較傾向于一個“開放式循環”系統。該系統與前面所說的海洋熱能電力轉換廠有些不同。原先所采用的是“封閉式循環”發電機，液體是被封閉在系統內，且液體轉換成蒸氣然后再回到液體這個過程是不斷重復的。在“開放式循環”系統里，溫暖的海水被注入到一個低壓的空間里，由于低壓，一部分水變成蒸氣，并驅動渦輪機來產生電力。當海水成為蒸氣時，海水中的鹽分沉淀下來，這樣當蒸氣離開渦輪機時，經過壓縮就能成為新鮮的水，用來飲用、澆灌或者其他用途。在水里通過的電流可以將水分解成氫原子和氧原子。氫原子能被用作燃料，或者也能用來與空氣中的氮原子結合而變成氨。氨也是一種燃料——能用來發動公共汽車和火箭——并且還能用于多種工業用途。

盡管該技術在科學設想上很完美，但要建造一個大型的海水熱能電力轉化廠在技術上還面臨諸多挑戰。其中的一個挑戰就是要建造一個914千米長的大直徑冷水管道。不僅如此，這個管道還要能經受得起海水環境的考驗。

洛馬公司與美國能源部簽署了一份價值120萬美元的合同。該公司目前正在按照合同上的要求，建造一個由玻璃纖維與合成材料建造的管道原型。公司方面認為從在技術的角度來看，這是可行的，不過他們希望能以更低的威本來造出它。并表示如果能在短時間內獲得足夠的資金，他們就有能力在2013年走造出一個海水熱能電力轉化廠的示范性樣本。

但他們也意識到，即使通過這一方法，想要盡快解決關島上海軍陸戰隊的用電問題也是不可能的。不過第一步已經開始邁出，有理由相信，在一代人的時間內可以實現這個目標：通過海水熱能電力轉換來為關島、夏威夷或迭戈加西亞提供其所需的全部用電量。(知遠)