海洋能源_盐差能.ppt

海洋能源开发 盐差能发电 A13海科 盐差能 随着石油能源的不断消耗 越来越多的人关注起了可再生能源的开发和利用 其中海洋中的能源因为其储藏的数量庞大 称为了关注的热点 海洋新能源不仅包括我们熟知的潮汐能 波浪能 洋流能 温差能等可再生能源 还有我们不太熟悉的盐差能 国外盐差能发电技术发展概况 目前 世界范围内的盐差能发电技术总体上仍处于技术开发阶段 虽然很多 学者对盐差能开发的理论进行了研究 并提出了几种能量转换设备 但是距大规模实现产业化 实用化还是难以实现 国际上在盐差能发电领域处于领先地位的是美国 挪威 荷兰和以色列等国家 此外瑞典和日本等国家的研究机构近些年来也先后开展了些研究 挪威国家电力公司Statkraf在盐差能研究方面一直处于世界领先地位 自1997年起 Statkraf公司就开始进行盐差能发电及相关技术的研发 2008年 该公司在挪威Buskerud建成了世界上第一座渗透压盐差能发电站 该发电站装机容量为5kW Statkraf此公司计划在2013年投资建造 个2MW 的盐差能发电试验装置 在2020年建造一个盐差能全比尺示范装置 国内盐差能发电技术发展概况 1985年 西安冶金建筑学院 现西安建筑科技大学 流体力学研究所首先采用半渗透膜研制成了干涸盐湖浓差发电实验室装置 如图1 5所示 于当年 7月14日首次试验发电成功 其中半透膜面积为4 试验中淡水在渗透压的作用下向盐水渗透 盐水水柱升高了10m左右 实验中两台水轮机发电机组同 时运转 实发功率为0 9 1 2W 干涸盐湖浓差发电实验室装置 盐差能简介 原理 当把两种浓度不同的盐溶液倒在同一容器中时 那么浓溶液中的盐类离子就会自发地向稀溶中扩散 直到两者浓度相等为止 所以 盐差能发电 就是利用两种含盐浓度不同的海水化学电位差能 并将其转换为有效电能 存在 在淡水与海水之间有着很大的渗透压力差 一般海水含盐度为3 5 其和河水之间的化学电位差有相当于240m水头差的能量密度 从理论上讲 如果这个压力差能利用起来 从河流流入海中的每立方英尺的淡水可发0 65kw h的电 如果用很有效的装置来提取世界上所有河流的这种能量 那么可以获得约2 6TW的电力 更引人注目的是盐矿藏的潜力 在死海 淡水与咸水间的渗透压力相当于5000m的水头 而盐穹中的大量干盐拥有更密集的能量 死海 目前提取盐差能主要有三种方法 渗透压能法 PRO 利用淡水与盐水之间的渗透压力差为动力 推动水轮机发电 反电渗析法 RED 用阴阳离子渗透膜将浓 淡盐水隔开 利用阴阳离子的定向渗透在整个溶液产生的电流 蒸汽压能法 VPD 利用淡水与盐水之间蒸汽压差为动力 推动风扇发电 盐差能的发电 挪威的盐差能发电设备 一 渗透压能法 PRO 1 强力渗压发电 技术难点 在低于海平面的深坑建造电站 两座水坝投资大 航行与鱼类洄游是一个问题 需要能能够抵抗腐蚀的半透膜 发展的前景不大 2 水压塔渗压发电 浓差发电要投入实际使用 尚需解决许多困难 例如大面积的半透膜 和长距离的拦水坝 投资惊人 半透膜要承受2MPa的渗透压 也难以制造 3 压力延滞渗透发电 压力泵先把海水压缩再送入压力室 运行时淡水透过半透膜渗透到压力室同海水混合 混合后的海水和淡水与海水比具有较高的压力 可以在流入大海的过程中推动涡轮机做功 二 反电渗析法 RED 浓差电池 也叫反电渗析法 一般需要两种不同的半透膜 一种只允许带正电荷的钠离子自由进出 一种则只允许带负电荷的氯离子自由出入 这两种膜交替放置 中间的间隔处交替充以淡水和盐水 浓差电池原理 二 反电渗析法 RED 该系统需要采用面积大而昂贵的交换膜 发电成本很高 不过使用寿命长 而且即使膜破裂了也不会给整个电池带来严重影响 另外 这种电池在发电过程中电极上会产生Cl2和H2 可以补偿装置的成本 三 蒸汽压能法 VPD 同样温度下淡水比海水蒸发得快 因此海水一边的饱和蒸汽压力要比淡水一边低得多 在一个空室内蒸汽会很快从淡水上方流向海水上方并不断被海水吸收 这样只要装上汽轮机就可以发电了 三 蒸汽压能法 VPD 蒸汽压发电的最显著的优点是不需要半透膜 这样就不存在膜的腐蚀 高成本和水的预处理等问题 但是发电过程中需要消耗大量淡水 应用受到限制 结论 从全球情况来看 盐差能发电的研究都还处于不成熟的 规模较小的实验研究阶段 但随着对能源的越来越迫切的需求和各国政府及科研力量的重视