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海洋能

2018-4-22 21:32| 发布者: dymodel| 查看: 217| 评论: 0|原作者: 水利发电

摘要: 太阳和月亮对地球的引力变化以及太阳辐射给予海洋的巨大能量称为海洋能,主要为潮汐能、波浪能、海流能、海水温差能和海水盐差能。海洋能源主要指海洋中所蕴藏的可再生的自然能源,主要为潮汐能、波浪能、海流能、海 ...
太阳和月亮对地球的引力变化以及太阳辐射给予海洋的巨大能量称为海洋能,主要为潮汐能、波浪能、海流能、海水温差能和海水盐差能。海洋能源主要指海洋中所蕴藏的可再生的自然能源,主要为潮汐能、波浪能、海流能、海水温差能和海水盐差能。究其成因,潮汐能和潮流能来源于太阳和月亮对地球的引力变化,其他均源于太阳辐射。海洋能具有可再生性。海洋能来源于太阳辐射能与天体间的万有引力,只要太阳、月球等天体与地球共存,这种能源就会再生,就会取之不尽,用之不竭。
海洋能总蕴藏量高达天文数字,但单位体积、单位面积、单位长度所拥有的能量较小。这就是说,要想得到大能量,就得从大量的海水中获得。
   潮汐能
潮汐现象是海水在月球和太阳引力作用下所产生的周期性运动,由于月亮离地球较近,月球与太阳引潮力之比为11:5,引起海洋潮汐主要是月亮。月球的引力使地球向月面和背月面的水位升高。通常,将白天海水上涨叫“潮”,晚上海水上涨叫“汐”,合称“潮汐”。
由于太阳的引潮力也不小,月亮与太阳在不同位置引起潮汐也不同,图1与图2是月亮与太阳在不同位置引起潮汐的示意图,图中地球周围的蓝色代表潮汐,为能看清夸张的进行表现。
潮汐形成的示意图
图1 潮汐形成的示意图(一)
在农历每月的初一太阳和月球在地球的一侧,两者引潮力相加,会引起较高的潮差,称之为“大潮”; 在农历的初八太阳与月亮相对地球的位置垂直,太阳的引潮力在垂直方向吸引海水,削弱了月亮引起的潮汐,使潮差减至最小,称之为“小潮”。
潮汐形成的示意图
图2 潮汐形成的示意图(二)
在农历每月的十五或十六附近,太阳和月亮在地球的两侧,太阳和月球的引潮力你推我拉也会引起较高的潮差,也称之为“大潮”。在农历每月的二十三太阳与月亮相对地球的位置垂直,太阳的引潮力削弱了月亮的引潮力,引起的潮差也最小,也称之为“小潮”。在其他日子潮差在大潮与小潮之间。
在涨潮的过程中,汹涌而来的海水具有很大的动能,随着海水水位的升高,就把大量海水的动能转化为势能;在退潮过程中,海水又奔腾而去,水位逐渐降低,大量的势能又转化为动能,海水的往复流动又称为潮流。海水在涨潮、退潮的运动中所包含的大量动能和势能,称统为潮汐能,一般平均潮差在3m以上就有实际应用价值。
我国有漫长曲折的海岸线,蕴藏着十分丰富的潮汐能资源。理论蕴藏量达1.1亿千瓦,可开发利用量约2100万千瓦,其中浙江、福建两省蕴藏量最大,相当可观。 
   波浪能
太阳照射在不同地区的产生的温度不平衡产生了风,海洋占地球表面的70%,是最大的风能吸收器。风吹过海面时,把一部分能量传给了海水,形成了起伏运动的波浪,波浪具有一定的动能和势能。动能以海水粒子的运动速度描述,势能是偏离于平均海平面的海水质量的函数。当风速大、与海水作用的流程长传给海水的能量就大,波浪的波长越长,波浪运动越快。波浪的能量与波高的平方、波浪的运动周期以及迎波面的宽度成正比。波浪能储量巨大,但波浪能也是海洋能源中能量最不稳定的一种能源。
   海流能
  海流也称为洋流。如同空气一样,海水也不是固定的,它受地球转动、太阳月亮运动使海水流动、固定风向持续吹过海面使海水流动,另外海水温度、盐度及所含悬浮物的差异也会形成海水流动。海水总是在流动着,就像江河的水流一样,携带着巨大的能量。在海底水道和海峡中较为稳定的海水流动与由于潮汐引起的有规律的海水流动是最有利于价值的海流能。海流能主要是指海水流动的动能,海流能的能量与流速的平方和流量成正比。 
古代的水手们都懂得借助海流行船,现代人则要利用海流发电。人们形象地把海流发电装置比喻成水下风车。几乎任何一个风力发电方式都可以用于海流发电。  海流的动能非常大,著名的佛罗里达洋流所具有的动能,约为全球所有河流具有的总能量的50倍。 
   海水温差能
海洋的表面把太阳的辐射能的大部分转化成为热水并储存在海洋的上层。另一方面,接近冰点的海水大面积地在不到1000m的深度从极地缓慢地流向赤道。这样,就在许多热带或***带海域终年形成20℃以上的垂直海水温差。海水温差能就是因深部海水与表面海水的温度差而产生能量,利用这一温差可以实现热力循环并发电。 
   盐度差能
海水中含有大量的矿物盐,海水含盐浓度远大于江河水,形成了盐度差。当两种不同浓度的溶液混合在一起时,淡的溶液就会向浓的方向渗透,直至浓度平衡为止,这种渗透就带有压差。 利用化学渗透膜隔开浓、淡水,构成盐度差能电站,目前盐度差能发电还处于试验阶段,预计21世纪将取得实质性的突破。

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