應(yīng)用海洋溫差發(fā)電技術(shù)

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1、應(yīng)用海洋溫差發(fā)電技術(shù)解決人類能源與水資源危機(jī)之展望蘇達(dá)貞2010.05.18.于廈門大學(xué)一、溫差發(fā)電(OTEC)技術(shù)發(fā)展沿革臺(tái)灣于2009年完成一項(xiàng)海洋溫差發(fā)電計(jì)畫，這計(jì)畫名為「100KW復(fù)合式溫差發(fā)電示范電廠可行性研究及初步設(shè)計(jì)」，是臺(tái)灣電力公司的委托研究計(jì)畫，由海洋大學(xué)與工業(yè)研究院共同成立研究團(tuán)隊(duì)所完成。此初步設(shè)計(jì)案若能付諸執(zhí)行，將具有臺(tái)灣溫差發(fā)電關(guān)鍵性的影響和改變，而計(jì)畫的成功也將成為臺(tái)灣溫差發(fā)電歷史上重要的里程碑。世界上的溫差發(fā)電發(fā)展是經(jīng)過一段相當(dāng)漫長與坎坷的歷程。在1881年，法國科學(xué)家達(dá)松瓦(Prof.Jaques-Arsened’Arsonval)提出海洋之溫差能可做為電力

2、之概念，他認(rèn)為海洋表面是地球上最大的熱源，而海洋底層則是最大之冷源，當(dāng)熱量從熱源流向冷源就能產(chǎn)生動(dòng)力，因而提出藍(lán)欽循環(huán)(RankineCycle)動(dòng)力廠的理論。他的學(xué)生克勞德(GeorgeClaud)，一個(gè)具有浪漫個(gè)性的工程師，將老師的夢想實(shí)現(xiàn)，在他一生中建立了兩座溫差發(fā)電廠，第一次于1930年建立于古巴，而第二次于1935年建立于巴西，但是這些努力都因?yàn)楫?dāng)?shù)囟啻蔚呐_(tái)風(fēng)，吹壞了他電廠的冷水管而失敗，不過因?yàn)榭藙诘碌呐?，證明溫差發(fā)電是可行的。而到了1979年，在夏威夷由夏威夷大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)成功興建了一個(gè)能正常運(yùn)轉(zhuǎn)的溫差發(fā)電廠，也就是今日我們常提到的「MINIOTEC」，這個(gè)電廠是設(shè)置在駁

3、船上，然后以800米的垂直深層海水管到深海中抽取深層海水，該電廠成功的發(fā)出30KW的電力，是世界上最早可以有凈電力輸出的溫差發(fā)電廠。這項(xiàng)研究計(jì)畫也探究了世界上有那些地區(qū)是最有開發(fā)溫差發(fā)電的潛力，結(jié)論是「臺(tái)灣」是全世界上最有潛力的地方。而當(dāng)時(shí)在夏威夷大學(xué)一同參予溫差發(fā)電研究計(jì)劃的研究人員李澤民博士將這樣的訊息帶回臺(tái)灣，獲得有「臺(tái)灣科技教父」之稱的李國鼎博士的支持，向政府建言發(fā)展溫差發(fā)電，并且任命李慶遠(yuǎn)博士從事臺(tái)灣溫差發(fā)電的推動(dòng)與研究(如：臺(tái)灣東岸多用途溫差發(fā)電研究、整合性臺(tái)灣溫差發(fā)電規(guī)劃、推動(dòng)IOA等國際性的溫差發(fā)電與深層海水協(xié)會(huì)在臺(tái)灣成立，該協(xié)會(huì)成立于1989年，一共有574個(gè)會(huì)員和53

4、個(gè)會(huì)員國)。雖然臺(tái)灣在李慶遠(yuǎn)博士領(lǐng)導(dǎo)之下進(jìn)行了許多溫差發(fā)電方面的研究，但始終并沒有實(shí)際在臺(tái)灣建造一座溫差發(fā)電廠。而在過去10年間更是溫差發(fā)電研究的黑暗期，政府推動(dòng)的相關(guān)研究計(jì)畫幾乎為零，一直到2006年后，一群對(duì)海洋溫差發(fā)電還懷抱著熱情的海洋大學(xué)研究人員，將溫差發(fā)電重新介紹給當(dāng)時(shí)的中央研究院院長李遠(yuǎn)哲博士，在李院長的支持下，海洋溫差發(fā)電之研究又重新被臺(tái)灣政府重視。如今由海洋大學(xué)和工研院組成的研究團(tuán)隊(duì)所完成的海洋溫差發(fā)電的計(jì)畫，要追述歸功于在臺(tái)灣溫差發(fā)電發(fā)展歷史有重大貢獻(xiàn)的「四位李博士」（李澤民、李國鼎、李慶遠(yuǎn)、李遠(yuǎn)哲）。二、100KW復(fù)合式溫差發(fā)電示范電廠可行性研究計(jì)畫之說明世界上海洋溫

5、差發(fā)電的發(fā)電蘊(yùn)藏量大約為3000GW，分布于熱帶和亞熱帶的海域間，而在臺(tái)灣東部海域大約蘊(yùn)藏有50GW的溫差能，其中可作為電力開發(fā)運(yùn)用約為3.2GW，相當(dāng)于臺(tái)灣三座核能電廠的發(fā)電量。雖然溫差能的潛力相當(dāng)大，但其發(fā)電凈功率約為2.5%，所以需要非常大量低溫的海水來提高溫差發(fā)電的發(fā)電量。100KW復(fù)合式溫差發(fā)電示范電廠可行性研究計(jì)畫，就是為了能有效提高溫差發(fā)電效率并且實(shí)際落實(shí)而展開的研究計(jì)畫，這個(gè)計(jì)畫的起源是臺(tái)灣行政院經(jīng)建會(huì)所發(fā)起的，此計(jì)畫結(jié)合了臺(tái)東深層海水園區(qū)，由臺(tái)灣電力公司負(fù)責(zé)研究開發(fā)，并委托由海洋大學(xué)和工研院組成的研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)行初步設(shè)計(jì)，其中工研院也同時(shí)進(jìn)行溫差發(fā)電動(dòng)力系統(tǒng)的設(shè)備研制與整體

6、系統(tǒng)性能分析，并且在2008年間完成溫差發(fā)電系統(tǒng)關(guān)鍵零件「發(fā)電渦輪機(jī)」的設(shè)計(jì)和性能試驗(yàn)。在臺(tái)東深層海水園區(qū)的建構(gòu)之下，將深層海水變成具有多目標(biāo)利用的資源，計(jì)畫中除了利用深層海水作為冷卻器的冷源之外，也同時(shí)利用太陽能所生的熱源作為溫差發(fā)電廠的熱源，用以提高整體溫差發(fā)電廠的發(fā)電效率，下圖為此計(jì)畫的系統(tǒng)設(shè)計(jì)示意圖。100KW復(fù)合式溫差發(fā)電示范電廠系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖三、未來展望目前臺(tái)灣規(guī)劃的100KW溫差發(fā)電廠只是一座示范電廠，不具有經(jīng)濟(jì)效益和商業(yè)價(jià)值，但是其意義在藉此奠定示范性之綠色能源發(fā)電。此計(jì)劃的下一步應(yīng)該是規(guī)劃建造一座具有商業(yè)價(jià)值的100MW溫差發(fā)電廠，但是這樣的溫差發(fā)電廠有一個(gè)技術(shù)上的困難，那

7、就是深層海水取水管的建置，100MW的溫差發(fā)電廠之深層海水取水管直徑約需十公尺，而這樣巨大的取水管在近岸端之管體將無法承受臺(tái)灣東岸臺(tái)風(fēng)的破壞。在2008年11月20日夏威夷州長(GovernorLindaLingle)于拜訪臺(tái)灣時(shí)宣布一項(xiàng)關(guān)于新能源發(fā)展的協(xié)定，提出在夏威夷設(shè)置一座100MW的溫差發(fā)電電廠，并且希望能與臺(tái)灣建立相關(guān)的合作關(guān)系。州長希望能透過臺(tái)灣與夏威夷州政府之合作，一同建立一座設(shè)置于太平洋地區(qū)的海洋溫差發(fā)電廠，州長也表