应用海洋温差发电技术

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1、应用海洋温差发电技术解决人类能源与水资源危机之展望苏达贞2010.05.18.于厦门大学一、温差发电(OTEC)技术发展沿革台湾于2009年完成一项海洋温差发电计画，这计画名为「100KW复合式温差发电示范电厂可行性研究及初步设计」，是台湾电力公司的委托研究计画，由海洋大学与工业研究院共同成立研究团队所完成。此初步设计案若能付诸执行，将具有台湾温差发电关键性的影响和改变，而计画的成功也将成为台湾温差发电历史上重要的里程碑。世界上的温差发电发展是经过一段相当漫长与坎坷的历程。在1881年，法国科学

2、家达松瓦(Prof.Jaques-Arsened’Arsonval)提出海洋之温差能可做为电力之概念，他认为海洋表面是地球上最大的热源，而海洋底层则是最大之冷源，当热量从热源流向冷源就能产生动力，因而提出蓝钦循环(RankineCycle)动力厂的理论。他的学生克劳德(GeorgeClaud)，一个具有浪漫个性的工程师，将老师的梦想实现，在他一生中建立了两座温差发电厂，第一次于1930年建立于古巴，而第二次于1935年建立于巴西，但是这些努力都因为当地多次的台风，吹坏了他电厂的冷水管而失败，不过

3、因为克劳德的努力，证明温差发电是可行的。而到了1979年，在夏威夷由夏威夷大学的研究团队成功兴建了一个能正常运转的温差发电厂，也就是今日我们常提到的「MINIOTEC」，这个电厂是设置在驳船上，然后以800米的垂直深层海水管到深海中抽取深层海水，该电厂成功的发出30KW的电力，是世界上最早可以有净电力输出的温差发电厂。这项研究计画也探究了世界上有那些地区是最有开发温差发电的潜力，结论是「台湾」是全世界上最有潜力的地方。而当时在夏威夷大学一同参予温差发电研究计划的研究人员李泽民博士将这样的讯息带回

4、台湾，获得有「台湾科技教父」之称的李国鼎博士的支持，向政府建言发展温差发电，并且任命李庆远博士从事台湾温差发电的推动与研究(如：台湾东岸多用途温差发电研究、整合性台湾温差发电规划、推动IOA等国际性的温差发电与深层海水协会在台湾成立，该协会成立于1989年，一共有574个会员和53个会员国)。虽然台湾在李庆远博士领导之下进行了许多温差发电方面的研究，但始终并没有实际在台湾建造一座温差发电厂。而在过去10年间更是温差发电研究的黑暗期，政府推动的相关研究计画几乎为零，一直到2006年后，一群对海洋温

5、差发电还怀抱着热情的海洋大学研究人员，将温差发电重新介绍给当时的中央研究院院长李远哲博士，在李院长的支持下，海洋温差发电之研究又重新被台湾政府重视。如今由海洋大学和工研院组成的研究团队所完成的海洋温差发电的计画，要追述归功于在台湾温差发电发展历史有重大贡献的「四位李博士」（李泽民、李国鼎、李庆远、李远哲）。二、100KW复合式温差发电示范电厂可行性研究计画之说明世界上海洋温差发电的发电蕴藏量大约为3000GW，分布于热带和亚热带的海域间，而在台湾东部海域大约蕴藏有50GW的温差能，其中可作为电力

6、开发运用约为3.2GW，相当于台湾三座核能电厂的发电量。虽然温差能的潜力相当大，但其发电净功率约为2.5%，所以需要非常大量低温的海水来提高温差发电的发电量。100KW复合式温差发电示范电厂可行性研究计画，就是为了能有效提高温差发电效率并且实际落实而展开的研究计画，这个计画的起源是台湾行政院经建会所发起的，此计画结合了台东深层海水园区，由台湾电力公司负责研究开发，并委托由海洋大学和工研院组成的研究团队进行初步设计，其中工研院也同时进行温差发电动力系统的设备研制与整体系统性能分析，并且在2008年

7、间完成温差发电系统关键零件「发电涡轮机」的设计和性能试验。在台东深层海水园区的建构之下，将深层海水变成具有多目标利用的资源，计画中除了利用深层海水作为冷却器的冷源之外，也同时利用太阳能所生的热源作为温差发电厂的热源，用以提高整体温差发电厂的发电效率，下图为此计画的系统设计示意图。100KW复合式温差发电示范电厂系统设计图三、未来展望目前台湾规划的100KW温差发电厂只是一座示范电厂，不具有经济效益和商业价值，但是其意义在藉此奠定示范性之绿色能源发电。此计划的下一步应该是规划建造一座具有商业价值的

8、100MW温差发电厂，但是这样的温差发电厂有一个技术上的困难，那就是深层海水取水管的建置，100MW的温差发电厂之深层海水取水管直径约需十公尺，而这样巨大的取水管在近岸端之管体将无法承受台湾东岸台风的破坏。在2008年11月20日夏威夷州长(GovernorLindaLingle)于拜访台湾时宣布一项关于新能源发展的协定，提出在夏威夷设置一座100MW的温差发电电厂，并且希望能与台湾建立相关的合作关系。州长希望能透过台湾与夏威夷州政府之合作，一同建立一座设置于太平洋地区的海洋温差发电厂，州长也表