2013年04月02日11:20 來源：人民網(wǎng)-財經(jīng)頻道
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始終致力于海洋溫差發(fā)電的佐賀大學的實力
100米左右的海洋表層能夠存儲太陽熱能。另一方面，在極地冷卻的海水會隨著海洋環(huán)流向低緯度地區(qū)移動，沉入600米～1000米的海洋深處。海洋溫差發(fā)電（OTEC：Ocean Thermal Energy Conversion）就是利用海洋表面25℃～30℃的高溫與深層5℃～6℃的低溫之間的溫差，以沸點較低的氨等為介質，旋轉蒸汽渦輪進行發(fā)電。
這也是所謂的雙循環(huán)發(fā)電，但與利用地熱、生物質及工廠廢熱等相比，溫差較小。并且與普通的雙循環(huán)發(fā)電不同的是，存在汲取深層水的工序。因此需要使用泵，而作為泵的動力，又需要使用部分所發(fā)電力。還需要開發(fā)高效率換熱裝置等�？沙Ｄ攴�(wěn)定發(fā)電，其發(fā)電潛力高達1萬億千瓦，據(jù)稱可進行建設海洋溫差發(fā)電的國家多達100個左右。
資料5．30千瓦的海洋溫差發(fā)電系統(tǒng)（出處：佐賀大學）
石油危機之后，全球開始進行海洋溫差發(fā)電研究，但由于石油價格穩(wěn)定下來，同時系統(tǒng)技術課題等日漸凸顯，因此相關研究逐漸減少。日本也在1974年開始實施的陽光計劃中列入了海洋溫差發(fā)電，1979年在島根海域實施了首項海上實驗，但之后就中止了研究。
在這種情況下，佐賀大學一直在堅持進行研究。2003年3月，建成了全球首座綜合海洋能源研究中心。主要由海洋溫差發(fā)電設備（上原循環(huán)系統(tǒng)，30千瓦）、海水淡化設備（每天10噸）、氫制造及儲藏設備、鋰回收基礎實驗裝置以及海洋深層水環(huán)境模擬實驗裝置構成。建設過程中，換熱器開發(fā)及制造企業(yè)Xenesys公司也提供了協(xié)助（資料5）。
額定輸出功率為30千瓦的海洋溫差發(fā)電裝置設置于伊萬里灣，是全球目前唯一處于運轉狀態(tài)的海洋溫差發(fā)電設備（資料5）。日本在幾十千瓦級的實證研究領域擁有頂級業(yè)績，就是得益于該大學的研究成果。
佐賀大學在1994年開發(fā)出了熱效率達到頂級水平的上原循環(huán)系統(tǒng)（Uehara Cycle）。該系統(tǒng)將氨及水的混合液用作工作流體，分2個階段進行發(fā)電，并且蒸發(fā)器和冷凝器使用了獨特的板式換熱器，據(jù)推算，可比以往的高效率循環(huán)提高10％左右。已經(jīng)在12個國家獲得了專利�；旌弦嚎商岣邿嵝�，但另一方面，有可能導致?lián)Q熱器傳熱性能下降，這些是需要解決的課題。
海洋溫差發(fā)電的核心技術是換熱器、高效率發(fā)電循環(huán)、系統(tǒng)控制及成套設備系統(tǒng)。Xenesys公司目前正在開發(fā)利用鈦的板式換熱器，作為溫差發(fā)電專用產(chǎn)品獲得了較高評價。
2011年，上原循環(huán)系統(tǒng)被選為日本新能源產(chǎn)業(yè)技術綜合開發(fā)機構（NEDO）實證項目。佐賀大學目前正在神戶制鋼所的協(xié)助下，開發(fā)作為高性能換熱機關鍵技術的促進導熱加工鈦薄板。為了削減成本，需要減少高價導熱材料的使用量，而另一方面，還要充分利用深層海水的溫度，因此需要向這個二律背反問題發(fā)起挑戰(zhàn)。如果成功解決這個問題，就能削減10％的成本。
沖繩縣目前也在致力于海洋溫差發(fā)電實證業(yè)務。久米島上設有沖繩縣海洋深層水研究所，IHI公司、Xenesys公司及橫河電機公司在佐賀大學的協(xié)助下，在此建設了50千瓦的設備。預定在2013年3月啟動實證設備。以商業(yè)化為目標在實際海域實施相關實證試驗，這在全球尚屬首次。久米島的研究所是為了研究深層水的富營養(yǎng)性等特性而設立的。目前還在進行同時利用海洋的能源價值和材料價值以提高經(jīng)濟效益的研究。
力爭實現(xiàn)海洋溫差發(fā)電的實用化
其他國家的企業(yè)也開始重新進行此類開發(fā)。洛克希德?馬丁公司（Lockheed Martin）力爭在夏威夷海域建設1萬千瓦級的設備，法國DCNS公司預定在印度洋法屬島嶼上建設1萬千瓦的相關設備。韓國等也在積極推進相關研發(fā)。
在海洋溫差發(fā)電方面，規(guī)模經(jīng)濟可充分發(fā)揮作用。設置取水管所需費用占成本的一半，需要降低這一比例。如果規(guī)模在幾百千瓦以下，僅靠發(fā)電無法確保經(jīng)濟效益，必須進行海水淡化、漁場建設、氫制造及鋰回收等復合利用。關于發(fā)電成本，據(jù)推算，如果以設備利用率達90％為前提，規(guī)模為1兆瓦時，每千瓦時的成本為50日元， 10兆瓦時成本為20日元，100兆瓦時成本為10日元。規(guī)模為1兆瓦的設備可用于發(fā)電成本較高的島嶼。10兆瓦以上的設備可用于能夠確保需求量的主島。佐賀大學預定在沖繩實證試驗之后，盡早開發(fā)兆瓦級設備。
即便在需要長期開發(fā)的海洋能源中，潮汐能、海流、海洋溫差也屬于開發(fā)期比較長的能源。海流及溫差發(fā)電與浮體式海上風力發(fā)電同樣，今后將正式步入開發(fā)階段，日本國內也存在許多適合采用的場所，其意義也備受關注。
到此筆者就海洋能源進行了一系列介紹。該領域也可以說是可再生能源最后的新領域。作為海洋國家，日本的潛力將經(jīng)受考驗。（日經(jīng)能源環(huán)境網(wǎng) 供稿）
