滔天逐浪排空來！錢塘江大潮不容錯過，更別忘了海洋的饋贈——海洋能！

撰文／王傳崑（中國可再生能源學會）

本文選自《知識就是力量》雜誌

錢塘潮是世界三大涌潮之一，每年中秋佳節前後，是一年中觀潮的最佳時間。秋陽朗照，金風宜人，錢塘江邊遊客群集爭睹奇景。

在欣賞大自然饋贈的神奇景象的同時，我們不妨來聊一聊海洋里蘊藏的巨大能量——海洋能！

海洋能，是一種海洋中所特有的、依附於海水的自然能源，又稱海洋可再生能源。海洋能包括潮汐能（潮差能和潮流能）、波浪能、海流能、海水溫差能和海水鹽差能。這些能源都是怎麼來的呢，對我們有什麼用途？

潮差能—潮起潮落帶來的能量

住在海邊的人都知道，有時海水洶湧奔騰而來，捲起層層浪花；有時海水又遠遠流去，露出一片沙灘。海水的這種漲落現象叫作潮汐。這種漲落潮現象是月亮和太陽對地球上海水的引力產生的，所以海邊的潮汐漲落也是按照固定周期，嚴守規律的變化。

在沿岸某些喇叭口形的海灣、海峽和河口地區，由於地形等因素的影響，潮汐往往十分發達，潮差（漲潮的最高海面與相鄰的落潮的最低海面之差）可達7~8米甚至十幾米。我國著名的錢塘江大潮的杭州灣沿岸，最大潮差達8.9米，加拿大東海岸的蒙克頓港，最大潮差達19米。在這些地方，每逢漲潮，潮峰前面壁立如山，潮水以萬馬奔騰之勢，溯流上涌，呼嘯聲聞數十里，形成「滔天濁浪排空來，翻江倒海山為摧」的壯觀景象，所以潮汐漲落運動蘊藏著巨大的能量——潮汐能（包括潮差能和潮流能）。據科學家估算，全世界海洋的潮汐能總儲量約30億千瓦，技術上可利用的儲量約為1億千瓦。

潮差能是最早被人類開發利用的海洋能資源。早在1000多年的唐朝，我國沿海居民就利用潮力碾磨五穀，歐洲也有類似的利用。

潮差能示意圖

潮差能發電，俗稱潮汐發電的原理，是利用潮差能建設潮汐電站，一般是在口小肚子大的海灣口或河口建築一座攔海大壩，將海灣或河口上游與外海隔開，並在大壩的一側建水閘和發電廠房，廠房內安裝有水輪機和發電機等設備，廠房內的水輪機流道通過渠道分別與水庫和外海連通。漲潮時，水庫外因海水不斷湧來，庫外水位高於庫內水位，落潮時，水庫外因海水不斷落去，庫內水位高於庫外水位，電站就是利用這個水位差—勢能推動水輪機旋轉，並帶動發電機發電。潮汐電站國內外在20世紀60年代已經實現實用化生產，是迄今唯一實現商業化發電的海洋能。

韓國始娃湖潮汐電站

潮流能—海潮的另一種用法

潮流發電的原理與風力發電類似。如有一種叫「水下風車」的潮流發電裝置，利用潮流推動葉輪，進而帶動發電機發電。葉輪有水平軸螺旋槳式，也有垂直軸轉輪式。但是，潮流發電裝置的葉片比風力發電機的葉片小很多，因為海水密度比空氣密度大很多。

國內外從20世紀80年代開始進行潮流發電的研究，90年代中期出現研究熱潮。當前研究潮流發電的國家有很多，以英國最先進，我國也屬先進行列。現在，國內外潮流發電裝置的研究已進入發電裝置示範試驗階段，就目前的情況來看，投入實用已經指日可待。

中國海洋大學潮流發電裝置

波浪能—大海給予的雙刃劍

到過海邊的人都會對大海驚心動魄的波濤留下深刻的印象，大風一起，滾滾巨浪就像不馴服的野馬，在海面上跳躍奔騰。海浪是許多海難的肇事者，但也是一種寶貴的能源。據科學家估算，全世界海洋的波浪能總儲量約30億千瓦，技術上可利用的儲量約為10億千瓦。

波浪能利用的形式很多，上下運動、搖擺、壓力等都可利用，其中比較簡單常用的一種是利用垂直運動的倒打氣筒式。

利用波浪的上下垂直運動，推動裝在漂浮裝置中的活塞，好像一個倒過來的打氣筒，活塞與裝置的相對運動產生的壓縮空氣推動渦輪機轉動，帶動發電機發電。這種最簡單的發電裝置早已在為航標和燈塔供電。

海水鹽差能—太咸也不是缺點

據測量，各大洋海水的平均含鹽濃度為35‰（稱海水鹽度35）。這樣在江河的入海口區，在河水與海水交匯的地方，河水與海水之間便存在著含鹽濃度的不同，也就是含鹽濃度差。由含鹽濃度差而儲存的能量，便是海洋鹽差能，也叫濃度差能。據科學家估算，全世界海洋的鹽差能總儲量約300億千瓦，技術上可利用的儲量約為30億千瓦，其能量密度超過其他形式的海洋能。

鹽差能的表現形式很多，當前最受關注的開發利用方法是滲透壓法。當我們在一個水池中間隔一片半透膜（只允許溶劑通過），兩側分別加入同量海水和淡水，開始兩側的水位相同。過一段時間我們會發現：因為淡水通過半透膜漸漸向海水一側滲透，淡水一側的水位會漸漸下降，海水一側水位會漸漸升高。當鹽度為35的海水與淡水分別放入水池兩側時，通過半透膜形成的滲透壓，可產生248米水位差，相當24個大氣壓。我們可以利用這個水位差——勢能推動水輪機旋轉，帶動發電機發電。

只要繼續向海水一側加入高鹽濃度海水，使海水一側保持高含鹽濃度，淡水就會繼續向海水一側滲透，兩側就會繼續保持水位差，發電就會繼續進行。但由於鹽差能對於技術的要求比較高，難度較大，費用很高，多數科學家認為近期較難解決，所以目前在世界範圍內對鹽差能的研究也較少。據國外報道，近幾年，挪威、美國和荷蘭等開展了鹽差能發電的研究。

海水溫差能—海水間的熱量傳遞

在世界大洋赤道兩側的熱帶海域，表層和深層海水的溫度差為20~24攝氏度，儲藏著巨大的溫差能資源。據科學家估算，全世界海洋的溫差能總儲量約400億千瓦，技術上可利用的儲量約為20億千瓦。

海水的這種溫差可以幫助人們發電，其基本原理是：利用能量轉換系統中的工作介質吸收海洋中的熱能產生蒸汽，推動渦輪機帶動發電機發電。

經過100年的研究，美國科學家終於在1979年在夏威夷島海域建成了一個溫差電發電試驗電站，這是世界上第一次從海洋溫差能獲得有實用意義電能的溫差電站。在此之前，科學家在試驗研究中，獲得的電力還少於為抽取深層冷水和表層溫水付出的電力。

海流能—海水的遷徙運動

在世界大洋中，有一股大規模的海水流動，所形成的「海中之河」叫海流。海流是由海面上風的作用，或海水溫度、鹽度不同產生的密度分布不均而引起的。海流沿著各自不同的路線不停地流動，方向和流速相對穩定。它們的長短不一，或數百千米，或數千乃至上萬千米，其寬度、厚度也不同。海流的流速一般是0.5~1.0米/秒，高的可達2.0米/秒。

據科學家估算，全世界海洋的海洋能總儲量約6億千瓦，技術上可利用的儲量約為3億千瓦。因為海流能和潮流能都是流速動能，所以海流發電與潮流發電的原理基本相同。但由於一般海流都在距離大陸較遠的大洋中，開發利用難度較大，研究的國家較少。

海洋帶給人類無盡的寶藏，人類對海洋的探索也從未停止。海洋能的種類雖多，不過目前能夠帶來的實用價值還很有限。人類的科技在不斷發展進步，相信在不遠的未來，我們一定能夠把更多的海洋饋贈變成人類社會前進的力量。

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