上週，一座小型但可執行的海洋溫差能轉換 (OTEC) 發電廠在夏威夷落成，使其成為世界首座。這座100千瓦設施的啟用標誌著閉環OTEC發電廠首次與美國電網連線。但這點能源產量僅能為120戶夏威夷家庭供電一年，對於這個島州自身的能源需求而言，只是滄海一粟。OTEC對其他地區的前景甚至更加不確定。
美國於1974年透過建立夏威夷自然能源實驗室管理局 (NELHA) 進入 OTEC 研究領域。但經過數十年對 OTEC 開發的投資，這項新的海軍資助專案在許多人看來仍然只是一種測試過程的方式，而不是確保 OTEC 作為一種可行的可再生技術的地位。
開發該設施的公司 Makai Ocean Engineering 以夏威夷語 “makai” 命名，意思是“朝向海洋”。夏威夷嚴重依賴進口化石燃料來滿足其能源需求，可能確實需要將目光投向海洋，以實現其到 2045 年實現 100% 可再生能源的宏偉目標。“這座發電廠為海洋溫差能轉換技術的商業化和促進創新提供了急需的試驗平臺，”夏威夷州州長戴維·伊格在一份宣告中表示。
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海軍研究辦公室發言人羅伯特·弗里曼將這個部分由 ONR 資助的專案描述為“原型”。他說，透過這座發電廠，該辦公室正試圖瞭解開發 OTEC 的挑戰是什麼。該發電廠產生的收入將用於向其所在的 NELHA 設施供電，並將被重新投入以資助更多 OTEC 技術的研究和開發。
“由於 OTEC 方面進展不多，所以擁有任何功能正常、可見的東西，無論多麼小，都是很棒的，”夏威夷大學的 OTEC 專家 Gérard C. Nihous 說。“你看到的是非常非常小的系統，它們本身並不重要，”他說。“它們的意義在於它們展示過程的能力。”
Makai 發電廠的設計目的是吸入較溫暖的海面水來汽化氨，氨在相對較低的溫度下沸騰併產生蒸汽。蒸汽驅動渦輪機併產生電力。然後，從海洋深處提取的冷水用於冷卻和冷凝氨，使其變回液體，然後在系統中迴圈利用，這被稱為閉環系統。另一種常用的 OTEC 技術，稱為開放系統，不依賴於介質，而是使用汽化的海水本身來驅動渦輪機。
可以改變海岸電力的小引擎：海洋溫差能轉換利用溫暖的海面水和更冷深海之間的溫差來煮沸氨，並利用產生的蒸汽發電。
圖表由 Makai Ocean Engineering 提供。
正在研發中的中國系統
目前，沒有商業規模的運營 OTEC 發電廠。全世界大約有十幾個，但容量有限，其中大多數的發電量不到 1 兆瓦。相比之下，美國目前已安裝 20 吉瓦的太陽能容量。
主要國防制造商洛克希德·馬丁公司數十年來一直參與該技術的開發，最近宣佈在中國啟動一個新的 OTEC 專案。該公司與中國房地產開發商華彬集團簽署了一份諒解備忘錄，計劃建設一座 10 兆瓦的海上發電廠，為一家綠色度假村供電。“初步的系統工程、概念設計、場地評估和供應基地識別工作已經完成。我們正在努力最終確定場地，以便可以開始詳細設計、施工前準備和許可活動，”洛克希德·馬丁在一封電子郵件中表示。
該公司過去曾與海軍在 OTEC 研究和開發方面密切合作。它於 2011 年向海軍設施工程司令部 (NAVFAC) 提交了一份關於在夏威夷建設 10 兆瓦 OTEC 發電廠的“已完成的概念設計合同”。“沒有與 NAVFAC 合作在夏威夷開發 OTEC 發電廠的後續工作，”該公司表示。
“OTEC 技術原理簡單易懂，但在現場實施非常困難，”Nihous 談到 OTEC 時說。“存在工程挑戰，但其開發不完善的大部分原因是經濟因素。”
大多數開發商都必須應對令人望而卻步的前期資本成本，即使是小型專案也是如此。對於已完成的專案和今天正在進行的專案，大部分資金來自政府和技術開發商。然而，擴大規模將需要私營部門的資金，而目前這方面資金尚不到位。
海軍希望削減岸基能源
耗資約 500 萬美元的 Makai 專案由 ONR 和 NAVFAC 資助。“建造一座這種規模的 OTEC 設施大約需要 300 萬美元。為研發[研究與開發]配備裝置使成本增加到[超過] 500 萬美元，”Makai 公司的一位代表在一封電子郵件中表示。
該專案非常符合海軍成為清潔能源技術的早期採用者並幫助其實現自身清潔能源目標的目標。海軍目前透過可再生能源滿足其總能源需求的約 12%。弗里曼說，其目標是在 2020 年之前從替代能源中獲取 50% 的岸基能源。
雖然 OTEC 的發展受到阻礙，但沒有人否認 OTEC 是一種有吸引力的可再生能源，原因不止一個。這項利用太陽能的技術潛力無疑是巨大的。海洋覆蓋了地球表面的 71%，平均每平方米海洋表面積接收約 175 瓦的太陽輻射。全球接收到的太陽能總量約為 90 拍瓦；即使利用其中一小部分能量也足以滿足全球的能源需求。
但是，要使用現有的 OTEC 技術發電，深層冷水和溫暖的海面水之間的溫差必須至少為 20 攝氏度（36 華氏度），這意味著發電廠必須能夠獲取來自深海的水。全球 OTEC 發電可行的地點只有幾百個。“這確實只是一項熱帶技術，”Nihous 說。“如果你從西歐、日本、北美和其他富裕發達國家的角度來看，其影響實際上僅限於夏威夷、關島和美屬薩摩亞等邊遠地區。”
還有一個問題是 OTEC 與其他已實現商業成熟的可再生資源相比如何。OTEC 相對於風能和太陽能等其他可再生能源的一個關鍵優勢是，OTEC 是一種基荷能源，這意味著它是一種恆定且穩定的電力來源，這與容易受到天氣相關波動影響的間歇性來源太陽能和風能不同。根據一些估計，這使得 OTEC 發電的價值是其他來源的三倍。
“ONR 計劃繼續資助 Makai 公司進行 OTEC 技術的研究，但這取決於未來幾年資金的可用性，”弗里曼說。
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