首台商業規模海洋熱能發電機預計2025年投入使用
從溫暖的海面和寒冷的深海之間的溫差中收集能量當然不是什麼新想法–事實上,早在142 年前的1881 年,人們就開始嘗試這種方法,1930 年,古巴建成了一座22千瓦的OTEC 發電站。熱帶海洋平均每天吸收約278 petawatt 小時的太陽能。只要收集其中的1/4000,就能供應全世界每天的用電量,而海洋熱能轉換提供了一個可行的方法。
Global OTEC 的清潔能源駁船Dominique 號利用深水和表層水之間的溫差發電
基本原理是這樣的:你要去一個溫差持續較大的地區–在熱帶的某個地方,離陸地相當近,在那裡你可以在800 公尺(2625 英尺)左右的深度取到4 °C( 39 °F)的冷水,並全年從海面取到超過25 °C(77 °F)的溫水。
然後,利用沸點介於這兩個溫度之間的冷媒型液體(如氨),建立一個停泊在海底的浮動駁船,並配備一個閉環動力系統。溫暖的表層海水使這種液體沸騰,沸騰後的液體膨脹為氣體,驅動渦輪機發電,然後用從深海通過絕緣管道引入的冷水冷卻和冷凝液體,並再次循環。
這樣的系統可以全天候以適合基荷所使用的恆定速率可靠發電。它可以在幾秒鐘內升高或降低輸出功率,以應對需求高峰和低谷。如果透過成千上萬艘漂浮的OTEC 駁船進行大規模部署,這種做法就有可能限制海面溫度的上升,而2023 年海面溫度則一直在飆升。
不過,從歷史上看,OTEC 所產生的絕大部分電能也被用於運行將冷水輸送到海面的水泵;1981 年,東京電力公司在諾魯啟動了一座發電廠。例如,它產生了約120 千瓦的電能,但其中約90 千瓦被用來運行發電廠。因此,雖然能源資源幾乎是無限的,但開採效率卻很低。
還有其他一些挑戰:在這些熱帶地區,暴風雨可能會破壞浮動駁船,或將其拖來拉去,導致通往海底的絕緣長管斷裂。與任何海洋項目一樣,還需要應對生物污染和海水的腐蝕性。
而且經濟效益也很差;這仍然是一項早期技術,尚未從規模經濟中獲益。長期以來,人們一直認為,要想在成本上與更成熟的發電方案競爭,就需要建造一個100 兆瓦規模的海洋熱能轉換系統,而目前還沒有人建造過接近這一規模的系統。
儘管如此,倫敦全球海洋熱能轉換公司(Global OTEC)表示,”全球能源經濟學的最新變化和組件效率的進步”使得現在是再次推動這一想法的時候了。在最近舉行的維也納國際能源與氣候論壇上,該公司提出了一個名為”多米尼克”(Dominique)的OTEC 駁船新概念,預計將於2025 年在聖多美和普林西比(非洲西海岸的一個小島國)沿海開始試運轉。
“多明尼克號”駁船設計為全年提供150 萬千瓦的淨輸出功率,根據計算,足以供該國全部7800 多萬千瓦時能源消耗的近17%,顯然也足以讓Global OTEC 將其稱為”第一家商業規模的OTEC 平台”。
Global OTEC 創辦人兼營運長 Dan Grech 在新聞稿中表示:「我們知道,多明尼克將改變小島嶼和沿海國家的命運,這也是我們認為計畫進展順利的原因。這是我們希望與投資者分享的重要經驗,因為公私合作夥伴關係使得關鍵的技術經濟、環境和社會研究得以順利進行,並取得了今天的進展。”
現階段尚不清楚該項目是否已獲得全部資金,還是仍在尋求融資,但該公司表示,就平準化能源成本(LCoE)而言,預計早期的OTEC 駁船每兆瓦時的輸電成本在150 -300 美元之間。儘管其可靠的全天候發電能力使其非常適合地理位置和其他因素有利的某些可再生能源電網,但在這個價格上,它將很難與其他電源競爭。
該公司表示,隨著時間的推移,大型發電廠的發電價格可能會低至50 美元/兆瓦時,這可能更接近風能和太陽能發電的價格,具體取決於這些市場的發展。
但要達到這一目標並非易事,2014年宣布的一個更雄心勃勃的項目就證明了這一點,該項目將在加勒比海馬提尼克島附近建造一座總發電量16兆瓦、淨發電量10兆瓦的OTEC設施。2014年7月,Akuo Energy公司和DCNS公司為所謂的NEMO項目獲得了約7210萬歐元的資金,但Akuo公司在四年後宣布,DCNS公司(已更名為Naval Energies公司)因”與主要冷水進水管有關的技術困難”而擱置該項目。Naval Energies的網站幾乎沒有說明什麼,因為它現在是一個看起來非常可疑的投注網站,上面有一些衣著暴露的女性照片。
另一個支持者海洋熱能公司(Ocean Thermal Energy Corporation)在五月發布的新聞稿中指出,”目前,OTEC 的進展受到了所謂的創新死亡谷(Innovation Valley of Death)的限制”,至少需要花費2-3 億美元建造一座5-10 兆瓦的OTEC 發電站,並在”完全虧損”的情況下運行數年,才能證明這一概念值得推廣到100 多兆瓦的規模。OTE 公司提出的解決方案是:將這個想法與在瓦胡島上開採比特幣結合起來,聽起來越來越不可靠。
《海洋科學與工程學報》(Journal of Marine Science and Engineering)於2021 年發表了一篇評論文章,讚揚了OTEC 技術的”巨大潛力”,但指出”高昂的基礎設施成本”和”海洋水域惡劣的腐蝕性環境”阻礙了該技術向商業化發展。文章寫道:「許多公司一直在開發新的高效解決方案,在未來幾十年裡,該領域的研發活動可能會越來越多,但在偏遠島嶼地區,該技術可能會與海水淡化技術結合使用,但這些地區通常沒有足夠的資金來支付該技術的投入。”
因此,儘管我們和其他人一樣對了解清潔能源替代技術感到興奮,並祝愿全球海洋熱能技術公司能在2025年之前成功地向聖多美和普林西比提供海洋熱能,但我們不得不認為這是一個遙不可及的夢想。