可再生能源—海洋能.ppt

第五章 海洋能 Ocean Energy 3. 海水用于空调的技术 随着社会的发展，人们对生活舒适度的要求越来越高，空调设备被大量使用，随之而来的是能源特别是电能消耗量的急剧上升加剧了能源的短缺问题，影响到经济和社会的可持续发展。由于空调系统的高能耗，其推广和使用也受到限制。 在我国， 由于空调用电较多，许多城镇家庭还没有安装使用空调；许多单位在装了空调后因运行费用负担重而少开甚至不开；许多缺电的农村更是无法安装使用空调。使用空调设备除了大量耗能之外，也产生了较为严重的负面环境效应：大量消耗由矿物燃料燃烧产生的电能，间接的加剧了环境污染； 同时，由于多数空调系统大量使用氟里昂等制冷剂，对臭氧层产生破坏作用。另外，夏季由于在某一地区大量使用空调设备，极易产生“热岛效应”，危害人们的生活环境。因此，研制节能环保型空调系统具有非常重要的意义。在沿海地区，海水是一种理想的节能环保型空调的热源。 采用相应的换热技术，用海水作为空调冷热源可从很大程度上缓解沿海地区的用电紧张和由大面积使用空调而造成的环境问题。美国从1990年起开展了利用海水供冷的理论和实验研究，他们立足于取用深海(700 tTt以下)海水因而温度较低(7oC)。日本计划在东京等城市中铺设管道，引人海水，夏天为城市降温，解决“热岛效应”。 清华同方人工环境公司研发的“海水源热泵系统”，与以往以煤、气、油等为供热能量来源不同，它主要是以海水作为提取能量和储存能量的基本“源体”，它借助压缩机，消耗少量电能，从海水中“抽取”或“释放” 能量，通过能量的压缩转换，实现建筑物和小区的供热、制冷。 由于海水热能的一些特性，做空调热源时，不仅要求开发出高效的热机和换热设备，而且要求空调系统利用自然能源的方式更为合理。目前某些地区采用以地下水作为空调冷源的换热方案，这种系统由水井、水泵、水空气换热器、风机、水管及控制件组成。该系统直接利用地下水给房间供冷或供暖。当地下水温较低时，冬天供热的意义不大。 目前采用的换热器一般是管翅式换热器，海水源空调系统也采用这种换热方式，那么如果空气出口温度设在25℃ ，允许温差为5℃ ，则水的出口温度为2O℃，若海水的温度为15℃，那么水的温升仅为5 ℃。海水的供冷能力为5．8 kW／(t／h)，很多地区在取用深层海水的情况下是可行的。 海洋热能用于空调系统在节能、环保方面有明显的优势，在一些对空调要求强的地区（如热带地区等）有广阔前景。 3海洋热能利用在环境方面的考虑 研究结果表明，海洋热能转换电站对环境有一定潜在影响。其主要影响来自电站大量的抽取冷水和排放用过的水。估计这会使鱼卵、幼鱼和成鱼等被水流卷走或遭到伤害。水流卷走生物群不仅是环境的问题，同时对电站本身的运行也有不利影响。如果合理的选择抽水位置，这些问题是可以控制的。 电站会使其所在海区的温度和盐度发生变化，这也会改变当地生态系统，危及珊瑚，同时还会影响诸如海流、海洋温度和气候等大尺度海洋过程。 海洋热能转换电站，特别是开式循环系统，可能会导致表层暖水向大气排放二氧化碳，但排放量会很小。在最坏情况下，排放量只相当于燃油电站的1/5，燃煤电站的1/25。然而，这些二氧化碳有可能重新进入被排放的温水中。电站利用杀虫剂来防止生物附着也是一种污染。但氯的释放量可以控制在美国环境保护局规定的允许排放量的1/10以下。 我国对海洋能的利用 （1）潮汐能 潮汐是由于月亮和太阳的引力作用于旋转的地球上而产生的。潮汐发电是海洋能中技术最成熟和利用规模最大的一种。全世界潮汐电站的总装机容量为265兆瓦，中国为5．64兆瓦。 中国是世界上建造潮汐电站最多的国家，在50年代至7O年代先后建造了近5O座潮汐电站，但据5O年代初的统计，只有8个电站仍正常运行发电。江厦电站是中国最大的潮汐电站，目前已正常运行近2O年。 （2）波浪能 波浪能是由风把能量传递给海洋而产生的。能量传递速率和风速有关，也和风与水相互作用的距离有关。中国是世界上主要的波能研究开发国家之一。从8O年代初开始主要对固定式和漂浮式振荡水柱波能装置以及摆式波能装置等进行研究。 1985年中科院广州能源研究所开发成功利用对称翼透平的航标灯用波浪发电装置。经过十多年的发展，已有6O瓦至45O瓦的多种型号产品并多次改进，目前已累计生产600多台在中国沿海使用，并出口到日本等国家。 （3）盐度梯度能 在淡水与海水之间有着很大的渗透压力差（相当于240m的水头）。中国西安冶金建筑学院于1985年对水压塔系统进行了试验研究。上水箱高出渗透器约10米，用3O公斤于盐可以工作8～14小时，发电功率为0．9～1．2瓦。 盐差能开发的技术关键是膜技术。除非半渗透膜的渗透流量能在目前水平的基础上再提高一个数量级，并且海水可以不经预处理，否则，盐差能利用