70年代初,当不少工业发达国家感到能源匮乏时,地球的能源储备问题成了特别现实的问题。这个时期形成并被称为能源危机的不利的世界能源形势,引起了对未来能源的担心,并成为开展与地球的能源储备、能源生产和消费速度研究以及能源经济发展预测等有关的多项研究工作的推动力。
今天在世界能源平衡表中97%的需求量依靠非再生资源来满足。在预测的能量需求年平均增长速度4%的情况下,世界煤、石油和天然气储量大约在150年内将耗尽。对核燃料储备的估价要复杂得多,但这种储备也并非无限的,一定的希望寄托于热核子能的利用,可是,甚至如果经过20年后第一台工业热核子反应堆将会提供能量,也还需这样长的时间其余装置才会被热核反应装置所取代。另外,开发这类能源不仅不会取消,而且还会提出新的涉及大量热废物扩散到大气的生态问题。在估价未来的能源时,H. H. Ceменов院士警告说,像燃料动力一样,原子能和热核子能也有严重的缺陷:产生的部分热量会传给大气层,科学家们认为,如果这一人造热量达到进入地球的太阳辐射能的5%,则地球上就会发生热平衡和气候不可逆转的变化。
明天要经受的困难和要求,决定着世界能源经济结构上的变化。人类不得不日益面向再生的、生态上洁净的能源。来自宇宙中太阳的电磁辐射以及地球内部的热量和受月球与太阳运动制约的重力的性质,决定着这些能源的永久与取之不尽的特点,全世界在太阳能、风能和地热能等领域的工作在大范围地发展,利用世界海洋能的可能性在未来能源中也占有相当重要的地位。
由太阳每分钟辐射和地表每平方厘米面积上降落的能量为8.14焦耳。因此,占地球面积约71%的海洋得到进入我们行星的太阳能的主要部分。这一能量不均衡地分布于地球各处。在赤道地区占有大部分能量,两极地区只有一小部分。这种不均衡性使大气中空气产生流动,从而引起全世界海洋的水的环流。
海洋积蓄大量的热能,部分热能呈导热边界层和以蒸发方式传到大气中去。海洋与大气的相互作用使部分热能变为大气动能,并以风能与波能的形式回到海洋,依靠这样的相互作用得以实现海洋与大气之间的逆向联系,离地球最近的一些天体的重力对海水微粒的直接作用就产生潮汐能。除太阳辐射能之外,还有其它一些海洋能:海底深层的热量、大厚水层中发生的化学过程、地震和水下的火山活动。此外,海洋还可能是核能燃料的产地,因为海洋水中含有大量的铀和氘水同位素。水下油气田的石油和天然气也可算作世界海洋的能源储备,这里含有大约40%的世界石油可采储量和10%以上的天然气储量。
世界海洋总再生能源包括风能、波能、潮汐能、洋流、温度差、盐度差和海藻生物量等多种能源。评价每一种海洋能源储备,不论是总储备还是容许转变的储备,许多科学家观点上有重要区别。在实际上,对世界海洋能源的利用应该限制在不使能量转换导致周围环境不可逆转的变化的范围内。
苏联科学家在考虑到这种限制的情况下所完成的海洋能源平均数值对比资料表明,最大的能量在于海洋的热场(见表)。
世界上各种能量目前的需求量约为100亿吨标准燃料/年,同时从前景来看技术思想的进步能靠海洋积蓄的能量获取2000亿吨标准燃料/年,华就是说,在最近的世纪实际上能解决能源问题。但是,要做到这一点却并非易事。因为水体能源的密度很低,为取得需要的热量和电量,建设加工大量海水的庞大设施。海洋环境的变化无造成能源效率不均衡性及偶然性,这在技术上带来很大的困难。由于这一系列原因,海洋能源装置的设计经济效益指标(如基建投资、金属耗量、电能成本等)目前不如热电站或原子能电站的指标但是,像英国著名研究家Stefan SoIter所说“当上帝报答波涛时,效率没有意义”,何况在某些情况下,例如,在遥远地区的电能供应上海洋能源装置目前已经有高于柴油发电机的效率。
从70年代初开始,美国、日本、法国、英国、挪威及其它一些国家就已积极开展对海洋能的研究。目前,许多国家正在实施关于海洋能研究、实验性和工业性海洋能源装置建造的科技规划。到1984年,国外用于利用海洋热能的能源站的研究费已经超过5.2亿美元。
海洋能源装置能够作为海岛及滨岸地区的能源保障、自动操纵海洋水文站的电能供给、遥远海洋点技术装备及施工企业(如硫化物矿和洋底结核矿的开采)的设施以及从海水中制备氢、淡水和氨的能源供应等而被应用。近年来美、英、日等国对于为沿海发展中国家建造商业性的海洋工业能源装置表现出明显的兴趣。
在苏联,夏天在日本海和黑海,秋、冬、春季在北极和远东地区可以利用热能,在鄂霍次克海和白海可以利用潮汐能,在各海峡可以利用周围海的表面波能和洋流,这些都是富有前景的。
[Hayкα o Зeмле,1988年,No9]