海洋溫差發電:讓大海變為穩定的巨型發電站

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全球第一個利用海面與深海溫差發電的試驗已經在日本展開。倘若能夠實用，約佔地球面積7成的大海將成為一座巨型發電站。其賣點在於發電功率穩定。海洋或許會成為自然能源的新主角。

久米島坐落在衝繩本島以西100公裡處。9月，在陽光的炙烤下，記者從機場出發，穿過甘蔗田，驅車15分鐘左右，就來到了一望無際的大海邊。

將手伸進綠寶石般的大海。感覺溫暖而舒適。久米島的年均海水表面溫度為26度。根據太陽照射情況的不同，夏季會升至29度，冬季也能保持在23度。

而深海的溫度基本不隨季節變化。深海的深層水在2000年的漫長時光中緩慢循環。600米以下水深的平均水溫約為8度。因為不受陽光影響，所以全年溫度基本恆定。

也就是說，在久米島，海面的表層水與深海的深層水之間，存在著年均20度左右的溫差。而溫差保持不變正是高效實現「海洋溫差發電」的條件。所以，地處南國的久米島非常適宜海洋溫差發電。

從4月開始，作為衝繩縣的委託業務，以商用化為目標的世界首套驗證設備在久米島東部投入了運營。參與實驗的3家民營企業分別是得到韓國浦項制鐵公司出資的環境風險企業Xenesys公司、橫河電機公司及IHI集團下屬的IHI設備建設公司。

在衝繩縣海洋深層水研究所的一角坐落著高8米的設備，關注著海水溫度變化給發電量帶來的影響。

為什麼溫差能夠發電？

驗證設備首先抽取海面溫熱的表層水，經管道輸送到設備中。管道內流通著低沸點的氯氟烴替代物。在名為蒸發器的設備內，氯氟烴替代物在溫熱表層水的加溫下沸騰形成蒸氣，體積膨脹。然後利用此時產生的膨脹力驅動渦輪旋轉，實現發電。

蒸氣帶動渦輪旋轉的原理與一般的煤炭火力發電和核電相同。但在通常情況下，發電使用的是沸點為100度的水，如果不通過燃燒等方式升溫，水無法變成蒸氣。使用低沸點的氯氟烴替代物和氨氣是海洋溫差發電的一項技術突破。

冰涼的南國深層水

完成發電後，蒸氣通過冷凝器重新變為液態。耳朵貼近連通冷凝器的管道，會聽到「咚、咚、咚」的低沉聲響。裡面流通的便是深層水。

手指觸碰深層水，涼得令人吃驚。5秒的時間，手指便會凍僵喪失知覺。

使蒸氣狀態的氯氟烴替代物經冷卻返回液態，靠的就是這些冰冷的深層水。利用海面的溫水沸騰，完成發電後利用冰冷的深層水返回液態——通過反覆這樣的步驟，就能夠實現連續發電。

在發電時不排放二氧化碳的清潔自然能源為數眾多。但舉例來說，在使用海浪和風力時，發電的功率容易隨自然情況產生劇烈波動。

與之相比，海洋溫差發電的特點是功率變化小，設備利用率高。有數據顯示，在久米島的實驗中，設備有望不分季節，實現全天24小時穩定運轉。

衝繩縣產業政策課表示：「夏季的發電效率略高於當初的設想。我們希望逐一克服每一個細小的問題，使發電功率趨於穩定。」

在當地開展發電設備的設計製造與維護檢查的Xenesys的代理部長岡村盡則頗有成就感地表示：「得到的性能超出預期。我們逐秒採集數據，從數據來看，運行狀況可以說十分穩定」。

其實，在相同海域利用海面與深海的溫差發電的設想早已有之。

原理在19世紀末誕生於法國。在1970年代爆發石油危機後，日本和美國等開始著手摸索實用化的可能性。

當時，日美建設了小型的實驗設備，但隨著石油等能源價格回落，開發遭到了擱置。

然而，在日本國內，佐賀大學還在堅持研發，並向此次驗證試驗提供了協助。東日本大地震後民眾對於自然能源關注度的提升也成為了實現商用化的原動力。

現在，海洋溫差發電驗證設備的發電功率極小，僅為50千瓦。今後，針對商用化，大型化的相關探討也將展開。