壳牌近期与美国Makai海洋工程公司签署一项合作协议,将测试和开发包括海洋热能转换(OTEC)系统在内的潜在变革性创新技术。与此同时,英国技术初创公司Global OTEC设计的全球首个利用OTEC技术的商业规模发电装置有望于2025年上线。全球范围内,OTEC技术正加速接近实际应用阶段。
■■ 海洋热能开发正当时
据了解,OTEC技术旨在利用海水温差来发电,即被太阳照射变热的海洋表层与较寒冷的较深层海域之间的温差,当热流从一层流向另一层时,两层中的热力引擎获取一些热量,并将其转化为可用能源。理论上,整个过程可以产生大量能量。业内预计,全球范围内,每年通过OTEC技术可产生700万兆瓦电力,而且不会对海水流动产生有害影响。
与许多可再生能源不同的是,理论上,海洋热能可以全天24小时无波动地运行。《新科学家》指出,OTEC技术在沿海国家、岛屿国家和地区更具发展优势,海洋热能完全可以成为清洁能源应用的一个潜在解决方案。
有业内人士指出,岛屿国家拥有丰富的阳光、风和海浪,具有巨大可再生能源潜力,OTEC技术非常适合为这些国家提供基本负荷能源。
联合国工业发展组织指出,预测表明,到2030年海洋经济有望达到3万亿美元以上,并创造4000万个就业机会。海洋能源可同时满足岛屿国家对蓝色和绿色经济的期望,能够显著提高气候适应能力。
■■ 首个商业项目开发中
据Global OTEC公司介绍,该公司正在开发一种基于OTEC技术的浮式温差发电平台,旨在帮助OTEC技术加速普及,预计将于2025年在非洲中西部岛国圣多美和普林西比的海岸开始商业调试,届时有望成为岛国使用海洋清洁能源取代进口柴油燃料的典范。
据悉,这一发电平台外形类似浮式驳船,采用模块化设计,总装机1.5兆瓦,可以满足圣多美和普林西比近17%能源需求。如果部署成千上万台这种平台,完全可以实现大规模供能。今年4月,该平台获得20个太平洋岛屿国家和地区的批准。同时,平台冷水立管安装方法也获得了海事保险检验公司ABL集团的证书。
Global OTEC公司创始人兼首席执行官丹·格雷奇表示,该平台初期平准化度电成本约为每兆瓦时150美元至300美元。
据了解,上述平台利用约26摄氏度的表层海水蒸发低沸点的工作流体,产生的蒸汽推动涡轮机旋转,带动发电机发电;同时,通过管道从海洋深处抽出约4摄氏度冷水,冷水将蒸汽冷凝,重新成为工作流体,以实现持续循环。
相比太阳能,OTEC发电平台占用空间小得多;相比风力发电,由于靠近赤道的热带地区风力强度较小、季节性强,利用OTEC技术更有效率。
■■ 技术资金是最大挑战
不过,《海洋科学与工程》杂志指出,OTEC技术面临高昂的基础设施成本和海水的腐蚀性环境。
油价网报道称,全球目前只有两家小型OTEC示范工厂向电网供电,分别位于美国夏威夷和日本,只能满足100户家庭的能源需求。截至目前,技术障碍、资金缺乏、深水海洋环境等因素,制约了OTEC技术的商业应用。
“OTEC技术最早于19世纪提出,但技术和投资挑战使得商业开发少之又少。过去几年,小规模测试项目开始增多。”美国太平洋西北国家实验室高级研究员安德里亚·科平表示。
值得注意的是,基于OTEC技术的设施需要从海面下1000米处源源不断地获取大量冷水,因此需要建造巨大、防风暴且应对海水的生物污染和腐蚀性的金属管道。一条普通陆上电厂的管道扩建就需要百万甚至千万美元资金。美国太平洋西北国家实验室估计,为了在成本上与更成熟的电力选择竞争,至少需要建造一个装机100兆瓦的OTEC设施。