海洋溫差發電──台灣電能開發的另一選擇

前言

人類對自然的探究無遠弗屆，當人類的足跡進入外太空以後，外太空的科學探究吸引了大多數世人的眼光。然而，就在我們身旁的內太空──海洋一直與人類有著密切的關係。海洋一直與人類有著密切的關係。海洋裡的資源很豐富，但人類已利用的海洋資源與可利用的相比，微乎其微。能源是海洋資源的一種，對台灣而言，海洋能只有溫差一項頗有潛力。（海水發電除了溫差，尚有波浪或潮差兩種方式）

原理

台灣東部海面適有黑潮暖流通過，表面水溫全年在25度以上，東部外海一千公尺等深線離岸不遠，很容易取得5℃的冷海水。海洋溫差發電的原理是利用表層海水做熱源，一千公尺水深的冷海水做冷源，根據熱力學原理，可以使熱能變成機械能，與核能或火力發電的道理一樣。根據溫差發電的構想，是將25℃的表層海水放入汽鍋，供給作業流體熱量，而下降2℃的水排出於適當深度；另一方面從底層將5℃的海水及上圍冷卻水，從作業流體吸收熱量，成為7℃的水吐於上層。由海水垂直往下移動的熱量為每平方公尺Q瓦（w／cm²）時，從海面輸出的電力便為P（w／cm²），其關係式為Q約等於P／0.2。不過海洋溫差發電由於溫差小效率低所以需要很大量的的冷熱海水，才能發出夠大的電力。還好海水很多，不怕抽完。

環境衝擊

由於海水溫差日夜與冬夏差別不大，頗穩定，所以海洋溫差發電可以作為基載。海洋溫差發電其實也是太陽能，但是和其他太陽能相比，除了穩定量大之外，海有不佔路上空間的好處，海洋本身就是一個大的太陽能吸熱板。然而，大量的冷海水排放在海面，會不會造成一種環境的衝擊呢？這一點還需要研究，但是已有海洋生物學者認為它的結果是正面的，因為深層海水含有大量養分，而表層受到陽光的照射，可行光合作用，生長出浮游性植物，是海洋最基礎的食物，因此冷海水可提高海洋的生產力。即使對環境影響是負面的，只要用過的冷熱海水混合排放在同溫度的水深，就可以使不良影響減到最小。所以海洋溫差發電與核能發電或火力發電比較，其污染可謂微不足道了。

各國海洋溫差發電發展的情況

海洋溫差發電在上一世紀就被提出來，到本世紀七○年代才被廣泛的注意研究過，可是到現在為止還沒有一座商業化的海洋溫差發電廠，美日法等國的大型海洋溫差發電計畫都幾乎停擺，不禁讓人再心中打了一個問號，這裡面是不是有問題？日本與法國本身的海洋溫差資源並不理想，他們發展此技術的著眼點在於技術輸出。美國並不缺乏能源，再七○年代曾大力推展的理由與之一可能與日法相同，另一理由是美國人的好大喜功。這些年來，各國科學家與工程師已經做了許多研究，獲得不少成果，大致上在發電部份已經很成熟，倒是在海洋工程方面猶待努力。如果採浮動廠，海洋工程的問題很多；如果考慮固定式廠，可在有陡坡的岸上或大陸棚上建平台，則唯一的海洋工程問題就是海底冷水管。商業化電廠的管徑至少四公尺，目前仍是一項待突破的技術。加上油價長期低迷，建一座最小的商業化電場所費不貲，難免美日法等國暫時對海洋溫差發電的興趣減低。

發展策略

反觀台灣，自產能源極缺，而海洋溫差資源卻十分優良，為長遠著想，我國應大力發展，建議成立國家級計畫來推動。發展的策略如下：首先應根據國家的人力、財力及研究需求訂定推展步驟；其次，為引進國外技術，再互利的條件下，可推動國際合作，但不應為合作而合作；最後決定步伐速度的原則是在踏出左腳之前必須站穩右腳，到底我們該做的事太多，不應浪費寶貴的資源。不必諱言的，進行海洋溫差發電研究，另外一個附帶的好處就是提升我國海洋技術的水準。誠然，台灣是個海島，而海洋資源也不只溫差發電一項而已。

（本網頁取材自科學眼雜誌第65期）