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科学家用海水发电 将对世界新能源格局造成影响

时间:[2005-12-16 ] 信息来源:
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    科学家用煮热狗原理令海水发电 将对世界新能源格局造成影响

    荷兰挪威发明海水发电装置 全欧推广可抵2.5个三峡电站

    法国科幻作家凡尔纳1874年就预测“水是未来煤炭”,表明水可用作新能源。荷兰和挪威科学家日前分别发明出利用海水与淡水混合进行发电的装置,不但将凡尔纳一个多世纪前梦想变为现实,还将对世界新能源格局造成影响。专题编绎 阿哲

    时报综合报道 在石油和煤炭等化石燃料供应日趋紧张的形势下,全球科学家都在寻找替代能源,利用海水与淡水混合时发生的物理化学反应发电,也正在荷兰和挪威科学家的努力下从理论变为现实。

    据路透社12月14日报道,两种从海水与淡水混合时发生的渗透反应中搜集电能的装置已经面世,分别由荷兰“可持续水技术研究中心”(以下简称“水研中心”)、挪威皇家科学院与挪威国家电力公司发明。欧洲委员会能源理事会主任菲利佩·希尔德评价说:“这种发电方式在欧洲有巨大应用潜力,它不会对环境产生任何破坏性后果,将大大推动我们实现提高可再生能源的使用率。”

    全球变暖和高油价正引起人们研究和应用再生能源的新一轮热潮,太阳能、风能、生物能、氢燃料电池和潮汐能等新能源最受重视,而在水处理技术上技高一筹的挪威与荷兰科学家深信“海水发电”是解决未来能源危机的另一条重要途径。

    发电如同煮热狗

    两国科学新装置发电的原理基于十分简单的自然过程——河流奔腾入海时,所含盐分浓度的不同促使“河流淡水”与“海洋咸水”发生物理渗透反应释放出巨大能量,将这些能量转化为电能,就能实现海水发电。

    虽然依据的是同一理论基础,但荷兰与挪威两国新发电装置的发电方法也有差别。荷兰科学家采用“倒极式电渗析法”发电,而挪威科学家则采用“渗透法”发电。

    术语虽高深,但原理却简单:用特殊薄膜在容器内把海水与纯水隔开,一部分纯水就会透过薄膜进入海水一侧,推动混合水面升高,使海水的一侧对膜的压力高于纯水这一侧。这种渗透原理早已被广泛应用于各种先进科技上,比如医疗上的肾脏透析、宇航员饮用水、海水淡化、饮用纯净水的制造等。

    荷兰科学家使用带电薄膜加速渗透过程,并定时将正负电极和内部导流切换来延长薄膜使用寿命。“可持续水技术研究中心”的项目经理塞布兰德·梅斯解释说:“这种工作方式与电池类似。”

    而挪威科学家则用增压方法加速渗透过程,这种方法的原理与煮热狗很像。

    热狗的外皮是薄膜,在水沸腾时,通过薄膜进入热狗内部的热水比从热狗内部渗出的盐水要多,热狗内部的压力因此高于外部的压力,有时甚至会因此胀破皮。同样道理,把淡水与海水导入薄膜槽中,淡水渗入海水推动水平面上升,高出水槽的混合水溢出水槽推动水电涡轮发电机工作。

    年发电抵三亿桶石油

    “海水发电基本上是从自然反应过程中搜集能源,不但免费任人类索取,而且不产生任何温室气体。”在荷兰莱瓦顿市的“水研中心”实验室里,常务董事约翰内斯·本斯特解释了海水发电的优势。

    不过,两国的发明目前只是取得初步成功,要实现大规模商业化应用还有很长一段路要走。虽然有企业的资助,荷兰“水研中心”至今尚未建造一座试验电厂。相较而言,挪威科学家步伐更快。挪威皇家科学院从上世纪90年代就开始了研究工作,目前已经建造了两个小规模试验电厂,但目前还没有能力建造一座大型的发电厂推动生产规模的扩大。

    海水发电厂不仅能建在海边,也能像水力发电站那样,建在任何淡水资源和咸水资源共存的地区,甚至可以是地下,因此应用前景更广。挪威皇家科学院的项目经理劳尔夫·贾尔·阿伯格认为,海水发电将在2010年到2015年间开始对风能和太阳能等其他可再生能源的市场地位形成挑战。

    挪威国家电力公司和欧洲委员会认为欧洲海水发电的潜能可达每年5600万度电,相当于3亿桶原油燃烧释放的能量、2.5个三峡发电站、或者是挪威目前年用电量的两倍。单在挪威,大规模海水发电实现后,将占据该国10%的电力供应。以莱茵河为例,在其位于荷兰的入海口,海水发电厂每年将能生产830万度电,相当于5个大型燃煤热电厂的发电量。

    三十年前曾被抛弃

    并非所有人都看好海水发电的前景,跟其他新型能源一样,海水发电目前也面临着成本过高的困境。目前,用这种方式生产电的成本比风能和太阳能都要高出几倍。

    利用淡水和盐水发电并不是21世纪的新发明,早在上世纪70年代的石油危机期间,这个方法就被提出来,但是,由于当时的薄膜制造技术落后,科学家认为在这方面投资是浪费,因此将其束之高阁。

    此后,薄膜制造业的技术逐渐进步和成熟,并被大规模应用于生产净水、处理污水、制药、生物科技和电子器件。目前,海水发电降低成本的唯一途径是大规模生产,但面临的主要挑战依然是缺乏高效、高性能而又廉价的薄膜。

    “海水发电要想成气候,价格必须具备竞争力,才能与煤炭发电和石油发电竞争”,本斯特说。他认为,研制试验更便宜的渗透膜,并实现市场化至少还需要5年时间。

    但是,科学家们从其他新能源的发展历史中找到了动力。国际能源机构海洋能源部的富兰克·纽曼恩说:“1985年,第一个风能涡轮发电站在德国建成,但损失了几百万的投资,电力产业的人都嘲笑这种盲目的投资行为。而现在,风力发电的扩张速度令人难以置信。”因此不难设想,海水发电在未来10到20年有可能成为另一大新型能源产业,缓解全球能源紧缺局面。(来源:信息时报)

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