在日本冲绳岛以西100千米处坐落着一个美丽的热带小岛——久米岛，久米岛的海边架设着一个巨大的“锅炉”，里面时时燃烧着一锅锅“热水”，产生的蒸汽推动着发电机为岛上的居民供应着日常用电。但是，与普通锅炉厂不同的是，久米岛电厂中用来烧开水的“燃料”是海水。

海水如何“烧开水”

久米岛位于热带地区，常年阳光普照。在阳光的照耀下，夏季海洋表层水温能达到29℃，冬季也能保持在23℃，海洋表层水的年平均温度为26℃。而因为不见天日，深海海水的温度远低于表层海水的温度，600米深度的海水温度约为8℃，水深越深温度越低，且基本不随季节变化。也就是说，在久米岛，表层海水与深海海水之间常年存在着20℃左右的温差。

日本久米岛的海边架设着一个巨大的“锅炉”

海水温差给了人们灵感，在发电厂中，人们会用燃料将液态水加热变成蒸汽，蒸汽推动发电机生电，随后用冷水将蒸汽冷却回收，开启下一轮发电循环。既然海水本身就有冷热之分，能不能让其参与到蒸汽循环中呢?19世纪末，法国人雅克·戴松法耳就提出了利用海洋温差发电的设想：用热海水将某种液体加热成蒸汽，再用冷海水冷却这些蒸汽，将海水热能转化成电能。当然，海水本身就是液态水，它的温度不可能用于煮沸液态水，取而代之的是低沸点的氯氟烃或氨水，这些混合物的沸点大多在20℃以下甚至不足0℃，表层海水的温度完全可以将它们气化成蒸汽。

海水“烧开水”虽然理论是可行的，但是100多年前，地球上的化石能源还很充足，价格低廉，人们更倾向于使用火电。近年来，化石能源储量大减，大气污染日益严重，于是这个“古老”的海水发电设想再次被提上了日程。

与其他可再生清洁能源相比，海水温差最大的优点是稳定。在使用太阳能、风能或波浪能发电时，发电功率容易随自然环境变化产生剧烈波动。而热带地区的海水温差则能保持相对稳定，且其中储存着巨大的热能。海洋是世界上最大的太阳能接收器，资料显示，6000万平方千米的热带海洋平均每天吸收的太阳能相当于2500亿桶石油所含的热量。因此，用海水温差发电可以保持功率稳定，设备可以一年四季、全天24小时稳定运转。

巧妙解决设备难题

虽然海水温差发电具有可持续、清洁无污染、功率稳定等优点，但目前应用仍然不多，因为还存在一些设备和经济难题。

陆地上的发电厂技术成熟，不存在什么技术难题，但是海洋里的“锅炉厂”却面临着许多难题。首先是要选择合适的材料制造抽水管道，管道要在深海承受巨大的压力、海水的侵蚀以及冷热水流通时频繁变化的水温。其次，为了节约成本，管道最好在现场制造并安装，这也是一个不小的挑战。据估算，建造一个发电容量为10兆瓦的海水温差发电厂，需要一根直径近4米的大管道，而要用于100兆瓦或更高容量的发电厂，预计管道直径要达到10米，在水下延伸1000米，这几乎相当于在海底铺设一条隧道。

好在，海洋油气工业积累了丰富的经验，人们已经掌握了在深海进行作业的技术。几十年前，美国一家公司将桥梁技术和涡轮机制造技术融合在一起，采用质量小、强度大的玻璃纤维和树脂复合材料制造出了价格低廉、强度和灵活性足以承受洋流压力和张力的超级管道。更重要的是，这些管道能够在海面浮动平台上组装，减少了大型装置远距离运输的成本，这为海洋温差发电的开发前景铺平了道路。

英国科学家设计的“海水温差发电船”

不过，铺设远距离的输水管道和送电电缆仍然是不小的成本，为了省钱，企业家们希望，可以“蹭用”其他设备。加拿大的多伦多市在市中心安装了一套“冷水空调”，三条5千米长的管道被安装在市中心的建筑物地底，来自安大略湖80米深处的4℃湖水在其中流通，为城中建筑降温。使用这套“空调”系统，能为城市节省6万千瓦的电力。除了“冷水空调”，世界各地还会抽取海水进行其他生产活动，比如海产养殖、深海水疗等。海水温差发电厂也许可以与这些产业共同建造并利用海水管道。

送电电缆也可以共用，比如在建有海上风电设施的地方，海水产生的电力可以通过同一种电缆输送到岸上。如果没有已经建好的电缆又不想建造电缆的话，也可以建造海水温差发电船，在船上利用海水产生的电能现场将海水电解为氢和氧，然后把氢存储到燃料电池中运往全世界使用。这些都是降低海水温差发电成本的好方法。

海水温差发电方兴未艾

1930年，法国物理学家乔治·克劳德在古巴海滨建成世界上第一座海水温差发电厂，但这座发电厂发出的电比运行所耗费的电能还要少得多，并不实用。2013年建于日本久米岛的海水温差发电厂首次投入实际应用：温热的海洋表层水被抽取到管道中，管道内流通着氯氟烃混合液体。氯氟烃在海洋表层水的加温下沸腾形成蒸汽，驱动涡轮旋转，实现发电。随后，蒸汽通过流通着冰冷的海洋深层水的冷凝器重新变为液态，进入下一个循环。

日本久米岛的试验性发电厂的发电功率极小，仅为50千瓦(现在扩容到了100千瓦)，只能满足岛上居民一小部分的生活用电需求。但这次试验的成功给了世界各国信心，具备条件的各个国家纷纷开始了海洋温差发电的研究和相关设备的建设。2013年，美国在夏威夷附近海域建设了一座100千瓦的试验电站;2014年，荷兰开始在加勒比海的库拉索岛建造一座500千瓦的电站;中国、印度在相关领域的研究也取得了突破……

国土面积较小的国家可以采用英国科学家设计的“海水温差发电船”，发电所需的所有设备和管道全部放置在船上，不占用陆地面积。这艘船可以实现自给自足，自身所发的电能除了维持设备运行外还有盈余，其总的发电容量为2500千瓦，除去自身耗费外，能向外供电1500千瓦。2021年，小岛屿发展中国家联盟决定开始利用海水温差进行发电，第一步先在中非岛国圣多美和普林西比共和国附近海域建造一艘发电船，看看其发电效率是否达到要求，然后在接下来的几年建造更多艘发电船，以便为更多的岛国供电并降低电费。

现在，海水温差发电最大的难题是难以平衡成本与功率，稍微扩大一点功率，就要付出数倍乃至数十倍的代价。未来，当技术更加发达、海水温差发电成本更低时，这一技术也许能成为发电的主流方式。