海洋能的儲量非常豐富,據估計其蘊藏量分別為:波浪能一一2.5太瓦,潮汐能一一2.7太瓦’溫差能一一2太瓦,海流能一5太瓦,鹽差能2.6太瓦。海洋能在新能源中占有很重要的地位,如能充分開發利用,將是一條嶄新的能源出路。
當前,世界一些國家已開始在波浪能、潮汐能開發利用上(主要是用來轉變為電能)取得些效果。波浪能是自然界中存在的巨大能量,巨大的海浪曾把一塊13噸重的岩石拋至20米高。
據實測,當風速每秒10米時,每一米海岸受到的波浪能達247千。因此,合理開發利用波浪能具有重大的實用價值。1980年,日本與國際能源組織合作研製的“海明”號波浪發電裝讜,發電能力已達125千瓦。1985年完成的新發電裝置已提高到2兆瓦。日本還準備建造一座200兆瓦的發電裝置,用海底電纜向陸地供電。歐共體國家的海岸線上的波浪能開發後將可滿足這些國家當前電力需求的65。英國把波浪發電的研究放棄新能源開發的首位,把它稱為“第三能源”。“
潮汐能的開發利用也已初見成效,全球的潮汐能約有2000億度,目前用來發電的隻有6億度。預計到2000年,全世界的潮汐發電站年發電量可達300—400億度。法國在1967年建立了世界上第一座規模較大的朗斯潮汐電站,裝機容量為240兆瓦,年發電量為5.44億度。我國70年代末興建的浙江、山東兩個潮汐電站年發電量分別為1000萬度和230萬度。英國能源部認為,利用英國的潮汐動力,足以滿足英國電力的1%。因此英國現在很重視潮汐能的開發。
尚未引人注目的生物質能所謂生物質能,就是可以直接燃燒,也可用生化學和熱化學法轉換成氣體、液體的固體燃料,例如木料、草類、農作物類等。目前使用的轉換技術主要是生物質厭氧消化生產沼氣;生物質發酵製取酒精;生物質熱分解氣化等。其它一些轉換技術正在開發實驗階段,尚未成熟。當前主要困難是轉化效率低和生成成本高。
以美國為例,通過燃燒木材和轉化城市固體廢物滿足了國家3—596能量需求。如果發揮它的潛力,可滿足約12的需求。已在有限範圍內引起更複雜的技術,包括用生物方法將能源作物轉化為酒精燃料和生物沼氣,培植微藻等以製取柴油;通過熱轉換將生物質變為合成氣。總的估計,它們最終可能滿足美國20少。的能源需求。
地球上的生物資源極為豐富,是一種無害的能源。據估計,地球每年經光合作用所產生的生物質有1725億噸,它所擁有的能量,相當於全世界能源總消耗量的10—20倍,但目前利用率很低,隻有196—396之間。全世界約冇25億人依靠生物質能取暖、烹飪和照明,這些人大多數居住在發展中國家的農村地區。1987年,生物質能占世界能源消耗量的14,相當於12.57億噸石油,其1396用於發展中國家,這些國家從生物質中獲取35的能源,約相當於11.88億噸油。優質幹淨的氫能源在“二次能源”中,目前應用最廣泛的是電能,即“過程性能源”和汽油、柴油等“含能體能源”。電能無法直接貯存,而氫是新的“含能體能源”,氫將成為21世紀的重要二次能源。
氫是一種燃燒時隻產生水蒸氣而不產生任何溫室氣體或造成空氣汙染的氣體,越來越被人們視為一種運輸燃料與蓄能手段。氫能的特點:是最輕的氣體,發熱值高,為汽油的3倍,易燃,易貯存和運輸,又是無色、無臭、無味、無毒的理想淨化能源,能量轉換形式多,更重要的是來源於廣泛,除空氣外,它主要以化合物形態貯於水中。地球是“二山七水分田”,水是大量存在的。氫的製備很簡單,用直流電將水分子電解為氫原子和氧原子,耗電量有限。
因此,用氫能代替碳氫化合物能源,將是一個重要發展趨勢。這種新能源經過幾十年的努力,通過太陽能製得氫,將成為普遍使用的一種高級能源,作為優質燃料,可廣泛應用於航空、航天器、導彈、火箭、汽車,還可用於代替焦炭進行煉鐵,未來20—30年後。將成為許多領域的重要燃料。1990年在原聯邦德國進行展出了一種用氫仿為燃料的5升8似雙7係列汽車。這糧誌著利用氫能已經有了良好的開端。盧茲公司設想了一項規模宏大的未來技術;利用太陽能電池產生的電分解水分子,再將氫捕集起來用作燃料,可取代礦物燃料發電、燒飯、供暖、驅動汽車、火車以至飛機。
1.新穎高效的磁流體發電技術
磁流體發電技術就是用燃料(石油、燃煤、原子核等)加熱氣體,使之電離成導電流體,使其在磁場中流動時產生感應電動勢,從而產生電能,也就是直接發電。這種技術也稱為“等離子體發電”。它具有如下優點:一是熱效率高,目前火電燃料效率僅為40。石左右,而采用磁流體蒸氣聯合循環電站的熱效率可達60以上,二是體積小,三是汙染低,四是單機容量大,五是發電啟停快。
燃煤磁流體發電技術,從1959年美國試驗成功後,目前已有17個國家正積極研究,其中方個茵家重點研究燃煤流體發電技術。這項技術已作為我國“863;計劃”重.點項目,1989年我國與美、蘇兩國科技界聯合確定研究萬千瓦級中試電站的技術概念。1990年我國的模擬試驗裝置運行540小時,獲較大進展。
另外,1986年我國還發展了一種“水煤漿燃燒技術”,就是用7096—75的煤粉和2096—3096的水,加入一定數量的添加劑混合而成。是一種先進的低汙染的代油液體燃料。對節油、經濟、減少環境汙染都有重要意義。8地熱能
世界所蘊藏的地熱能,相當於全部貯煤熱能的1.7億倍。至截至1989年初,全球地熱發電能力已提高到5.136吉瓦。預測到2000年,可達100吉瓦。在全球共有4個大地熱帶,我國就占兩個。經10年普查,到1984年,我國已發現3430處地熱點,我國地熱資源能量十分豐富,到1982年已直接利用的約達743兆瓦。西藏羊八井地熱電站總容量6兆瓦的實驗機組已於1983年建成投入運行。
1海洋中能源儲量豐富、礦物資源巨大海洋開發技術的興起,標誌著人類對自然界認識的空前深化,也是尋求生存出路的新發展。海洋為人類能源問題的解決提供了光輝燦爛的前景。
當今世界能源危機最嚴重的是石油。陸上油田已大部被探明和開采利用,所剩無幾。地球上的石油儲量有一半以上蘊藏在海底及地殼以下,大部分尚未被發現。日本海洋開發審議會的有關資料表明,1970—1977年全世界發現的主要油田7796在海洋中。法國石油研究所估計,全世界石油可開采儲量多達3000億噸,其中海底石油達1350億噸。近幾年專家們通過在海上開采石油後,又估計全球海底石油儲量約在2500億噸以上,大陸架海底石油可開采儲量是陸地儲量的3倍,按目前的消耗量計算,約夠人類使用270年以上。
雖然早在1889年就已開創了世界海底采油的曆史,但海洋石油開采真正引起人類重視是在20世紀50年代。1950年的海洋石油產量為3000萬噸,僅占世界石油產量的5.596;1982年猛增到6億噸,占2296。預計到2000年時其比率將增軍50。
目前,世界上已有50多個國家和地區從海洋中獲取石油,年產原油約7.6億噸,占世界石油總產量的2896,此外,世界天然氣儲量比石池的儲量更豐富,分布更廣泛,現已探明天然氣儲量為115萬億立方米。按目前開采水平和消耗水平,可供開采56年。而海上天然氣儲量也很大,總儲量雖尚未探明,但目前各國每年的海上天然氣總產量已達3500億立方米,占世界天然氣總產量的20.8。天然氣燃燒時產生的二氧化碳比石油少5096,比煤炭少7596。是成本低、汙染小、易儲運的燃料。