滲透能是一種可再生能源，產(chǎn)出的能量不僅可預(yù)測，而且產(chǎn)量穩(wěn)定，有別于太陽能和風(fēng)能。2009年11月24日，挪威第一臺滲透能發(fā)電機(jī)正式亮相“投產(chǎn)”。在自然界中把滲透產(chǎn)生的能量聚集起來用于發(fā)電，在人類學(xué)科史上還是第一次。

滲透能-概述

挪威滲透能發(fā)電廠效果圖

綠色可再生能源可以讓世界能源可持續(xù)發(fā)展，而且可以減少二氧化碳的排放，減緩全球變暖的趨勢。為此，世界各國都在想辦法開發(fā)新的綠色能源。

清潔能源有很多種，例如風(fēng)能、太陽能、水能等等，但風(fēng)能、太陽能及水能都具有同樣的弱點(diǎn)：受地理、季節(jié)和天氣因素的影響較大。但即便是在枯水季節(jié)，內(nèi)陸淡水河流總有水流匯入大海。淡水與海水的交匯滲透，每天都在發(fā)生。[1]事實(shí)上，滲透現(xiàn)象無所不在，例如植物可以通過莖葉攝入雨水;而且滲透現(xiàn)象長期以來也一直為人類所利用，例如在工業(yè)中的海水淡化處理等等。

滲透能是一種十分環(huán)保的綠色能源，它既不產(chǎn)生垃圾，也沒有二氧化碳的排放，更不依賴天氣的狀況，可以說是取之不盡，用之不竭。而在鹽分濃度更大的水域里，滲透發(fā)電廠的發(fā)電效能會更好，比如地中海、死海、我國鹽城市的大鹽湖、美國的大鹽湖。當(dāng)然發(fā)電廠附近必須有淡水的供給。據(jù)挪威能源集團(tuán)的負(fù)責(zé)人巴德·米克爾森估計，利用海洋滲透能發(fā)電，全球范圍內(nèi)年度發(fā)電量可以達(dá)到16000億度。

滲透能-定義

淡水與鹽水，或者低鹽度溶液與高鹽度溶液，當(dāng)它們的表面相互接觸并用半透膜隔斷時，由于淡水或低鹽度溶液的水分子密集程度高于鹽水或高鹽度溶液，因此淡水或低鹽度溶液的水分子會“自發(fā)”地滲透過半透膜滲入鹽水或高鹽度溶液一側(cè)，從而對隔膜產(chǎn)生壓力。濃度比重不同的水之間都會產(chǎn)生這種滲透現(xiàn)象。滲透時對作為隔膜的半透膜產(chǎn)生的壓力稱為滲透壓力。由滲透壓力產(chǎn)生的能量稱為滲透能。

半透膜

半透膜(semipermeable membrane)，是一種只允許某種分子或離子擴(kuò)散進(jìn)出的薄膜，一種只允許離子和小分子自由通過的膜結(jié)構(gòu)，也就是一種對不同質(zhì)點(diǎn)的通過具有選擇性的薄膜。例如細(xì)胞膜、膀胱膜、羊皮紙以及人工制造的膠棉薄膜等。半透膜用于滲透溶膠和測定滲透壓強(qiáng)等。生物吸取養(yǎng)分也是通過半透膜進(jìn)行的。使用高分子材料采用特殊工藝制成的半透膜，只允許水分子透過，而不允許溶質(zhì)通過。使用高壓泵使處于半透膜一側(cè)的原水壓力超過滲透壓力時，原水中的水分子就能夠滲透過半透膜進(jìn)入另一側(cè)，從而獲得純凈水。而原水中的溶解與非溶解的無機(jī)鹽、重金屬離子、有機(jī)物、菌體、膠體等物質(zhì)則無法通過半透膜，只能留在濃縮水中被放掉。

滲透能-原理

滲透能發(fā)電設(shè)備

參照滲透原理，如果有兩種鹽溶液，一種溶液中鹽的濃度高，一種溶液的濃度低，那么把兩種溶液放在一起并用一種滲透膜隔離后，會產(chǎn)生滲透壓，水會從濃度低的溶液流向濃度高的溶液。江河里流動的是淡水，而海洋中存在的是咸水，兩者也存在一定的濃度差。在江河的入海口，淡水的水壓比海水的水壓高，如果在入?？诜胖靡粋€渦輪發(fā)電機(jī)，淡水和海水之間的滲透壓就可以推動渦輪機(jī)來發(fā)電。[1]依據(jù)滲透能的定義，在內(nèi)陸河流的入?？冢蛘咴谟械┙o的鹽湖，海水或鹽湖湖水與淡水之間也會產(chǎn)生類似的滲透現(xiàn)象。如果在滲透中心安裝隔膜和發(fā)電機(jī)，隔膜受滲透壓力作用后帶動發(fā)電機(jī)，電力就會源源不斷地產(chǎn)生出來。

事實(shí)上，滲透現(xiàn)象無所不在，例如植物可以通過莖葉攝入雨水。而且，滲透現(xiàn)象長期以來也一直為人類所利用，例如在工業(yè)中的海水淡化處理等等。不過，在自然界中把滲透能量聚集起來用于發(fā)電，在人類學(xué)科史上這還是第一次。

滲透能-優(yōu)點(diǎn)

清潔能源有很多種，例如風(fēng)能、太陽能、水能等等，都可以取代產(chǎn)生碳排放的火力發(fā)電。但是，風(fēng)能、太陽能和水能都具有同樣的弱點(diǎn)，受地理、季節(jié)和天氣因素的影響較大。倘使沒有風(fēng)，風(fēng)車不會轉(zhuǎn)。如果不出太陽，太陽能熱水器里的水便不會很熱。在枯水季節(jié)，水能發(fā)電出力也會受到影響。

但是，即便是在枯水季節(jié)，內(nèi)陸淡水河流總有水流匯入大海。淡水與海水的交匯滲透，每天都在發(fā)生。

滲透能是一種可再生能源，產(chǎn)出的能量不僅可預(yù)測，而且產(chǎn)量穩(wěn)定，有別于太陽能和風(fēng)能。滲透能又是一種十分環(huán)保的綠色能源，它既不產(chǎn)生垃圾，也沒有二氧化碳的排放，更不依賴天氣的狀況，可以說是取之不盡，用之不竭。而且，在鹽分濃度更大的水域里，滲透能發(fā)電廠的發(fā)電效能會更好，比如地中海、死海、中國鹽城市大鹽湖、美國大鹽湖等。當(dāng)然，這種滲透能發(fā)電廠附近必須有淡水供給。

滲透能-應(yīng)用

挪威家電力公司Statkraft

滲透能發(fā)電是一種新型“零排放”海水發(fā)電技術(shù)，挪威國家電力公司(Statkraft)10年前便已開始研究這一技術(shù)。

世界第一座滲透能發(fā)電設(shè)施

據(jù)報道，挪威國家電力公司2009年11月24日啟動了世界上第一座滲透能發(fā)電設(shè)施，為人類開發(fā)無污染的可再生能源提供了新思路?？茖W(xué)家研究滲透能已經(jīng)有許多年，但真正在實(shí)際自然條件下測試這還是第一次。 這座位于挪威首都奧斯陸附近托夫特地區(qū)的新型發(fā)電設(shè)施，還僅僅限于研發(fā)目的。

測試階段的這臺新型綠色發(fā)電機(jī)只有2至4千瓦的發(fā)電功率，而且只能產(chǎn)生一臺咖啡機(jī)所需電力。該發(fā)電機(jī)依據(jù)滲透原理工作?？蒲腥藛T在海水和淡水交匯處安裝半透膜，由于淡水水分子密集程度高于含鹽海水，因此淡水水分子會“自發(fā)”地通過半透膜滲入海水一側(cè)，從而對半透膜產(chǎn)生滲透壓力。研究人員引導(dǎo)這種滲透壓力推動渦輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動而產(chǎn)生電能。如此發(fā)電，其排放物僅為經(jīng)上述“勾兌”混合的水。 這臺滲透能發(fā)電機(jī)于2009年11月24日正式測試運(yùn)轉(zhuǎn)。地點(diǎn)位于挪威首都奧斯陸以南的奧斯陸峽灣。包括貝格納河、洛根河在內(nèi)的多條內(nèi)陸河流在那里匯入北海。挪威政府計劃在2015年之前開始建設(shè)商業(yè)用途滲透能發(fā)電廠。[2]

滲透能-難點(diǎn)

滲透能發(fā)電設(shè)備

不過，滲透能從利用到投產(chǎn)仍有相當(dāng)長的一段路需要走，如何更加高效利用滲透能是滲透能發(fā)電機(jī)的一大難點(diǎn)。法新社介紹，挪威國家電力能源公司眼下認(rèn)為滲透能發(fā)電設(shè)備的技術(shù)難點(diǎn)在于發(fā)電站的建造成本過高，隔膜效率低。幾年來，歐盟一直在進(jìn)行隔膜材料的研究，因為隔膜是滲透發(fā)電的關(guān)鍵。[3]它必須具有結(jié)實(shí)、耐用、透水性能好和阻止鹽分通過的性能。現(xiàn)階段，在這家企業(yè)規(guī)?；芯繚B透能的工廠內(nèi)，隔膜在受滲透時產(chǎn)能水平不足每平方米1瓦特。 而專家認(rèn)為，必須超過5瓦以上才能帶來經(jīng)濟(jì)效益。這家企業(yè)預(yù)期在數(shù)年研究后可將隔膜效率提升至每平方米2至3瓦特，但距離規(guī)?；l(fā)電所需的每平方米5瓦特仍有差距。歐洲隔膜研究院專家格拉爾德?龐斯利認(rèn)為，時間能攻堅;在如今碳排放增加和化石能源儲備減少的背景下，一切致力于發(fā)展可再生能源的研究都具有積極意義。

滲透能-前景

滲透能源既可再生，又不會產(chǎn)生噪音或排放污染物，其開發(fā)利用前景光明。

挪威國家電力公司已經(jīng)在奧斯陸以南60公里處修建工廠，準(zhǔn)備規(guī)模化研究滲透能。該公司表示，希望在2015年建立首家商用滲透能發(fā)電廠，使發(fā)電容量達(dá)到25兆瓦，為一萬戶家庭供電。

據(jù)挪威專家介紹，從理論上講，在任何淡水入海的地方都可以建造滲透能發(fā)電廠。放眼全球，挪威國家電力能源公司統(tǒng)計按淡水和海水之間的總滲透能粗略計算，這些發(fā)電廠每年的總發(fā)電量可達(dá)1.6萬億千瓦時到1.7萬億千瓦時，相當(dāng)于2002年全中國的用電量，或者相當(dāng)于如今全歐洲每年約一半的電力量需求。開發(fā)利用前景十分廣闊。