預計到2030年,世界潮汐電站年發電總量將達600億度。潮汐能不受洪水、枯水期等水文因素影響,開發利用潮汐能的社會和經濟效益已顯露出來。目前,潮汐電站建設出現新的勢頭。中國是世界上建造潮汐電站最多的國家,從20世紀50年代到70年代先後建造50座潮汐電站。可惜到80年代初,隻有8座電站仍在正常運行,其他由於無人關心支持而自生自滅,逐漸被人遺忘了。
目前,我國正在運行的8座潮汐電站是:浙江樂清灣的江廈潮汐試驗電站、海山潮汐電站、沙山潮汐電站,山東乳山市白沙口潮汐電站,浙江象山縣嶽浦潮汐電站,江蘇太倉縣瀏河潮汐電站,廣西欽州灣果子山潮汐電站,福建平潭縣幸福洋潮汐電站。其中,運行較好的是浙江江廈電站。江廈電站是我國最大的潮汐電站,它安全運行了20多年,為潮汐能利用樹立了榜樣。
四、水的鹽差能
鹽差能是指海水和淡水之間或兩種含鹽濃度不同的海水之間的化學電位差能,是以化學能形態出現的海洋能,主要存在與河海交接處。同時,淡水豐富地區的鹽湖和地下鹽礦也可以利用鹽差能。鹽差能是海洋能中能量密度最大的一種可再生能源。
在淡水與海水之間有著很大的滲透壓力差,一般海水含鹽度為3.5%時,它和河水之間的化學電位差有相當於240米水頭差的能量密度。從理論上講,如果這個壓力差能利用起來,從河流流入海中的每立方米的淡水可發0.6度的電。一條流量為每秒/立方米的河流的發電輸出功率可達2340千瓦。從原理上來說,這種水位差可以利用半透膜在鹽水和淡水交接處實現。如果在這一過程中鹽度不降低的話,產生的滲透壓力足可以將鹽水水麵提高240米,利用這一水位差就可以直接由水輪發電機提取能量。如果用很有效的裝置來提取世界上所有河流的這種能量,那麼可以獲得約2.6太瓦的電力。更引人注目的是鹽礦藏的潛力。在死海,淡水與鹹水間的滲透壓力相當於5000米的水頭,而鹽穹中的大量幹鹽擁有更密集的能量。
利用大海與陸地河口交界水域的鹽度差所潛藏的巨大能量一直是科學家的理想。在20世紀70年代,各國開展了許多調查研究,以尋求提取鹽差能的方法。實際上開發利用鹽度差能資源的難度很大,上麵引用的簡單例子中的淡水是會衝淡鹽水的,因此,為了保持鹽度梯度,還需要不斷地向水池中加入鹽水。如果這個過程連續不斷地進行,水池的水麵會高出海平麵240米。對於這樣的水頭,就需要很大的功率來泵取鹹海水。目前已研究出來的最好的鹽差能實用開發係統非常昂貴。這種係統利用反電解工藝(事實上是鹽電池)來從鹹水中提取能量。根據1978年的一篇報告測算,投資成本每千瓦約為5萬美元。也可利用反滲透方法使水位升高,然後讓水流經渦輪機,這種方法的發電成本可高達每度電10~14美元。 還有一種技術可行的方法是根據淡水和鹹水具有不同蒸氣壓力的原理研究出來的:使水蒸發並在鹽水中冷凝,利用蒸氣氣流使渦輪機轉動。這種過程會使渦輪機的工作狀態類似於開式海洋熱能轉換電站。這種方法所需要的機械裝置的成本也與開式海洋熱能轉換電站幾乎相等。但是,這種方法在戰略上不可取,因為它消耗淡水,而海洋熱能轉換電站卻生產淡水。鹽差能的研究結果表明,其他形式的海洋能比鹽差能更值得研究開發。
據估計,世界各河口區的鹽差能達30太瓦,可能利用的有2.6太瓦。我國的鹽差能估計為1.1×108千瓦,主要集中在各大江河的出海處,同時,我國青海省等地還有不少內陸鹽湖可以利用。鹽差能的研究以美國、以色列的研究為先,中國、瑞典和日本等也開展了一些研究。但總體上,對鹽差能這種新能源的研究還處於實驗室階段,離示範應用還有較長的距離。
五、海水溫差能利用
海水溫差能是指涵養表層海水和深層海水之間水溫差的熱能,是海洋能的一種重要形式。海洋的表麵把太陽的輻射能大部分轉化為熱水並儲存在海洋的上層。另一方麵,接近冰點的海水大麵積地在不到1000米的深度從極地緩慢地流向赤道。這樣,就在許多熱帶或亞熱帶海域終年形成20℃以上的垂直海水溫差。利用這一溫差可以實現熱力循環並發電。