新能源概论-PPT6-盐差能发电技术-何博

1、盐差能发电 12能源何博盐差能是指海水和淡水之间或两种含盐浓度不同的海水之间的化学电位差能，是以化学能形态出现的海洋能。主要存在与河海交接处。同时，淡水丰富地区的盐湖和地下盐矿也可以利用盐差能。盐差能是海洋能中能量密度最大的一种可再生能源。利用大海与陆地河口交界水域的盐度差所潜藏的巨大能量一直是科学家的理想。盐差能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%时，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0.65kwh的电。一条流量为1m3/S的河流的发电输出功率可达2340kw。从原理上

2、来说，这种水位差可以利用半透膜在盐水和淡水交接处实现。 世界海水大致的盐度分布世界海水大致的盐度分布世界各河口区的盐差能达30TW，可能利用的有2.6TW。我国的盐差能估计为1.1108kw，主要集中在各大江河的出海处，同时，我国青海省等地还有不少内陆盐湖可以利用。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。 如果盐差能发电站能利用全球1/10汇入大海的河水发电，则可以满足5.2亿人的电能需求，而不排放任何二氧化碳。盐差能发电的三种方式 8水压塔渗透系统 水压塔渗透压系统 ：水压塔渗透压系统主要由水压塔、半透膜、海水泵、水轮机一发电机组等组成。其中

3、水压塔与淡水问由半透膜隔开，而塔与海水之间通过水泵连通。 系统的工作过程：先由海水泵向水压塔内充入海水。这时，由于渗透压的作用，淡水从半透膜向水压塔内渗透，使水压塔内水位上升。当塔内水位上升到一定高度后，便从塔顶的水槽溢出，冲击水轮机旋转，带动发电机发电。为了使水压塔内的海水保持一定的盐度、必须用海水泵不断向塔内打入海水，以实现系统连续工作，除去海水泵等的动力消耗，系统的总效率约为20左右。 渗透压能法水位升高强力渗透系统 强力渗压系统 ：强力系统的能量转换方法是在河水与海水之间建两座水坝分别称为前坝和后坝，并在两水坝之间挖一个低于海平面约200米的水库。前坝内安装水轮发电机组，使河水与低水库

4、相连，而后坝底部则安装半透膜渗流器，使低水库与海水相通。（见下图） 系统的工作过程：当河水通过水轮机流进低水库时，冲击水轮机旋转并带动发电机发电。同时，低水库的水通过半透膜流入海中，以保持低水库与河水之间的水位差。强力渗透系统示意图 实际上使用水压塔渗透系统利用盐差能的难度很大，淡水是会冲淡盐水的，因此，为了保持盐度梯度，还需要不断地向水池中加入盐水。如果这个过程连续不断地进行，水池的水面会高出海平面240m。对于这样的水头，就需要很大的功率来泵取咸海水。这种方法的发电成本可高达1014美元/kwh反电渗析法反电渗析电池装置的原理如下图所示。它采用阴离子和阳离子两种交换膜，阳离子交换膜。只允许

5、阳离子(主要是Na+离子)透过，阴离子交换膜只允许阴离子(主要是Cl-离子)通过。阳离子渗透膜和阴离子渗透膜交替放置，中间的间隔交替充以淡水和盐水。对于NaC1溶液，Na+透过阳离子交换膜向阳极流动，Cl-透过阴离子交换膜向阴极流动，阳极隔室的电中性溶液通过阳极表面的氧化作用维持，阴极隔室的电中性溶液通过阴极表面的还原反应维持，电子通过外部电路从阳极传人阴极形成电流。当回路中接入外部负载时，这个电流和电压差可以产生电能。通常为了减少电极的腐蚀，把多个电池串联起来，可以形成更高的电压。蒸汽压能法 根据淡水和咸水具有不同蒸气压力的原理，水蒸发并在盐水中冷凝，利用蒸气气流使涡轮机转动。这种过程会使涡轮机的工作状态类似于开式海洋热能转换电站。这种方法所需要的机械装置的成本也与开式海洋热能转换电站几乎相等。但是，这种方法在战略上不可取，因为它消耗淡水，而海洋热能转换电站却生产淡水。15 世界上首个盐差发电站已与2009年在挪威建成并投入使用，很多国家也陆续着手研究开发这种新能源。鉴于其展现出越来越大的潜力，科学家们纷纷开始更精确地计算该技术在现实条件下，到底能对未来能源需求作出多大贡献。