美国海军研究使用海水温差发电的技术设想

太阳的热量可以使关岛附近的海面2温度达到27℃左右。而海面下900多米深处的水温却只有4℃左右。美国海军认为海水表面与深处的巨大温差可以为他们提供无限的电能。美海军对电能的需求缘起于军方的一个迁移计划，军方计划在2014年前将目前位于日本冲绳的8000名海军陆战队员及17000名家属转移到关岛。这一大批新居民和扩建后的军事设置可能会致使关岛的电力供不应求，因为目前关岛的电力供应完全依靠进口石油。因此他们希望“海洋热能转换”方案可以成为解决关岛及迭戈加西亚、夸贾林环礁和夏威夷未来电力供应的有效途径。

将海水中存在的温差转换成电能并不是什么新设想。其原理听起来比较简单：将被太阳加热后的表面的海水抽送到热量转换器中在那里对沸点非常低的液体——如氨水、氟化碳以及其他一些碳氢化合物等，进行加热。液体在达到沸点后蒸发并迅速膨胀，由膨胀的蒸气所带来的压力驱动涡轮发电机，从而产生电力。接着，当蒸气通过涡轮机后，就被输送到一个压缩机中。在那里，来自海洋深处的冰冷的海水会把其温度降低，并使其变回成液态。这些液体随后又会被输送回热量交换器中，随后再重复整个过程。如上所述海水发电除了采用温度不同的海水之外，没有用到其他任何燃料，因此不会产生任何的污染。海水热能电力转换还为依赖国外进口石油这一问题的解决提供了可行的办法。

其实，这个概念早在1881年就已经有了，而且在1930年，古巴就建造了第一个海水热能转换电厂。在上世纪70年代，海水热能电力转换也曾引发了美国人的热情。在那个时候，阿拉伯世界针对美国的石油禁运使得石油价格飞涨，并且供应紧张。不过禁运到了1974年就结束了，随后，美国人对海水热能电力转换和其他替代能源的兴趣也就逐渐淡了下来。之后，因为经济和政治等问题，海水的热能转换都一直没有被置于其应有的位置上。今天，由于石油价格的不确定、供应能力有限，而同时需求又在不断上升，因此，依靠海水温差发电的方式又重新引起了人们的兴趣。

现在，美国人对这一技术就表示出十足的兴趣。不过，海洋热能电力转换依旧面临着一些大问题。其中，很大的一个问题就是启动成本太高。洛克希德马丁公司海洋热能电力转换部门的主管罗伯特华莱就表示出一种担忧，一个拥有10-20万千瓦发电能力的海洋热能电力转换工厂的发电成本与进口石油发电的成本差不多。尽管这些电量足够满足25000-50000户家庭的使用需要。但是，这样一个发电厂所需成本要150亿美元。为证明这一想法的可行性，并解决一些技术上的问题，较明智的做法是在建造一座10万千瓦的发电厂前，先建一个1万千瓦左右的小型发电厂，但如此一来，其代价就非常大了，因为一座1万千瓦的发电厂能够生产的电力太少，不足以盈利，也就无法收回成本。例如，1979年一座50千瓦的海水热能电力转化设施除去转化厂自身消耗后，只剩下15千瓦剩余功率，1993年，在夏威夷进行了一个开放型海水热能电力转换设施的试验。根据美国能源部的介绍，该设施能够生产50千瓦的净功率。由此可以看出，几十年来，海洋热能电力转换也仅仅是一种充满诱惑的科学实验。

不过现在，时机来了。美国海军于今年4月份宣布，他们在年底将会签署一个建造海洋热能电力转换厂的合同。建造这样一个发电厂的目的是为了满足美国海军位于印度洋的迭戈加西亚基地以及其他海军基地的使用需要。自今年2月份，美国海军就开始了一个海洋热能电力转换厂是否能满足关岛“现在和未来大量用电需要”的可行性研究。不仅如此，海军还设想电厂同时能生产出新鲜的饮用水。

美国海军的研究比较倾向于一个“开放式循环”系统。该系统与前面所说的海洋热能电力转换厂有些不同。原先所采用的是“封闭式循环”发电机，液体是被封闭在系统内，且液体转换成蒸气然后再回到液体这个过程是不断重复的。在“开放式循环”系统里，温暖的海水被注入到一个低压的空间里，由于低压，一部分水变成蒸气，并驱动涡轮机来产生电力。当海水成为蒸气时，海水中的盐分沉淀下来，这样当蒸气离开涡轮机时，经过压缩就能成为新鲜的水，用来饮用、浇灌或者其他用途。在水里通过的电流可以将水分解成氢原子和氧原子。氢原子能被用作燃料，或者也能用来与空气中的氮原子结合而变成氨。氨也是一种燃料——能用来发动公共汽车和火箭——并且还能用于多种工业用途。

尽管该技术在科学设想上很完美，但要建造一个大型的海水热能电力转化厂在技术上还面临诸多挑战。其中的一个挑战就是要建造一个914千米长的大直径冷水管道。不仅如此，这个管道还要能经受得起海水环境的考验。

洛马公司与美国能源部签署了一份价值120万美元的合同。该公司目前正在按照合同上的要求，建造一个由玻璃纤维与合成材料建造的管道原型。公司方面认为从在技术的角度来看，这是可行的，不过他们希望能以更低的威本来造出它。并表示如果能在短时间内获得足够的资金，他们就有能力在2013年走造出一个海水热能电力转化厂的示范性样本。

但他们也意识到，即使通过这一方法，想要尽快解决关岛上海军陆战队的用电问题也是不可能的。不过第一步已经开始迈出，有理由相信，在一代人的时间内可以实现这个目标：通过海水热能电力转换来为关岛、夏威夷或迭戈加西亚提供其所需的全部用电量。(知远)