海洋能源 四環一A江政憲4980N030 四環一A黃彥鈞4980N048.

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1 海洋能源 四環一A江政憲4980N030 四環一A黃彥鈞4980N048

2 【導讀】 海洋能就是蘊藏在海洋中的能源。通常是利用海洋的溫度差、潮汐﹝潮流﹞，及波浪來發電以供應用。海洋能得自太陽能，所以也屬於再生能源。在各種海洋能的應用之中，以溫差發電最具實質意義﹝及成效﹞，是故一談到「海洋能」，幾乎意味的就是海洋溫差發電海洋溫差發電又稱為海洋熱能轉變 ﹝OTEC，Ocean  Thermal Energy  Conversion﹞主要工作原理為海水吸收太陽能後，造成海水表面及下層溫度之差 如果採用適當的工作媒體 來搬運熱能 推動汽渦輪機 再驅動發電機 即可發電。

3 【前言】 海洋能特點 廣闊無邊的大海也可以為我們帶來能量喔！我們可以利用海洋中海流的流動來發電；也可以利用表層溫海水與深層冷海水所形成的溫度差來發電；還有波浪起伏進退的波浪發電；海潮漲潮退潮而有潮汐發電。不過目前各國在這些領域上都只限於研發、測試階段。

4 【海洋能簡介】 海洋能：包括潮汐、波浪、洋流等海水運動蘊藏的能量，也是取之不盡用之不竭的。 潮汐能主要来自於月球、太陽等天體的引力，波浪、洋流的能量主要是受風的影響。

5 海洋能大致可分為： 潮汐能是利用潮水的升落位能轉換為動力。 海流能利用旋轉的車葉和發電機組成的海底水車裝置，便可利用海流產生有用的能源。 波浪能為利用波浪起伏的位能及運動的動能為動力。 溫差能為利用海水上層表面與深水處所產生的溫差為動力。 鹽差能發電是利用河口海域鹹淡水之間鹽度的明顯差異，把化學能轉化為電能。

6 一、潮汐能 地球表面有約 71%是海洋，主要集中在北緯45度～70度和南緯35度～65度間。而海洋的主要運動為洋流、海浪和潮汐，都發生在海洋表面而與人類活動息息相關。其中潮汐是最主要影響潮間帶的主因，也正因如此更塑造海岸潮間帶的特殊性。

7 潮汐是地球上的海洋表面受到太陽和月球的潮汐力作用引起的漲落現象。潮汐造成海洋和港灣口積水深度的改變，並且形成震盪的潮汐流，因此製作沿海地區潮汐流的預測在航海上是很重要的。在漲潮時會埋在海水中，而在退潮時會裸露出來的潮間帶，是潮汐造成的重要海洋生態。

8 〈高潮 〉 〈低潮〉

9 潮汐的變化位置與月球、太陽和月球的相對位置有關，並且會與地球自轉的效應耦合和海洋的海水深度、大湖及河口。潮汐現象除了發生在海洋之外，也會在其它引力場的時間和空間系統內發生
在每天的海平面變化，特別是在淺海和港灣實際發生的，不僅受到天文的潮汐力的影響，還會受到氣象（風和氣壓）的強烈影響，例如風暴潮。

10 「潮汐」根據牛頓的萬有引力理論，重力大小與物體本身的質量成正比例，與物體之間的距離平方成反比。如此看來太陽質量約為月球質量的2700萬倍，但日地距離一億五千萬公里約為月地距離 （382200公里）的390倍，公式修正後引潮力和距離立方成反比所以為5900萬倍。

11 一般而言，一天之內會有兩次漲落潮，其所耗費的時間約為24小時50分鐘，一次約為12小時25分鐘，明顯地可以觀察出來比一個太陽日（24小時）多了50分鐘，這個時間就是太陰日。因為月球在白道面上由西向東運動約為13.2度，也就是多轉了這個角度才能重新對正月球，所以多了50分鐘。但也有些地方是全日潮和混合潮，非常特殊。　

12 潮汐是在月球、太陽等天體的引力作用下所產生的。由於各種海洋的深淺不一，影響了各地潮汐漲退的規律。有些地方一天各漲退一次，叫全日潮。有些地方一天各漲退兩次，叫半日潮。還有些地方，有時一天各漲退一次，有時一天各漲退兩次，叫混合潮。

13 中國黃海、東海沿岸多數港口都屬半日潮，如青島、上海和廈門等；南海多數地方是屬於混合潮，如廣州等；亦有些地方是全日潮，如北部灣地區。而北美洲加拿大東北部的芬地灣則是世界上潮差最大的地方，最大潮差曾達十五點四米。

14     太陽、月球與地球之間的吸引力，造成海水出現定時的起落。海水上升時，叫潮漲；海水落下時，叫潮退。

15 潮汐有分大潮和小潮。大潮發生在朔望之後一、二天，但理論應該是在初一、十五時，此時太陽、月亮和地球接近一直線，其引力重疊，卻因為作用力非立即顯現而且受地形影響而延遲作用。小潮是在上下弦之後，地球、月亮和太陽成直角三角形時，引力互相抵消、干擾而導致最小的潮差。

16 月球在環繞地球旋轉時，其引力會吸引海水趨向月球。當月球運行到太陽與地球之間，而三者成一直線掛列時，月球和太陽的引力會互相加強，引力便吸引海面而形成大潮。當月球運行至與地球、太陽成直角時，由於月球和太陽的引力抵消一部份，海面的漲退差距很小，稱為小潮。

17 半日潮的潮差（在半天之內水域的最高和最低位置的變化）各自有兩個星期或14天週期的不同變化。在新月和滿月，當太陽、月球和地球的在一條線上，也就是朔望的時刻，太陽的潮汐力會加強月球的潮汐，潮汐的潮差會達到最大：稱為大潮。

18 大潮的時候，高水位高於平均值，而低水位低於平均值，憩潮的時間比平均短，但潮流比平均值強大；小潮的結果是一切都小於平均值。大潮和小潮的時間間隔大約是7天。

19 《大潮 》 《 小潮》

20 大塊的陸地和海灘對原本可以在全球自由流動的海水是一種障礙，它們不同的形狀和大小經常會影響到潮汐的大小，結果是潮汐有不同的類型。例如，美國大陸東海岸的主要形式是單日潮，大西洋沿岸的歐洲也是如此，而美國大陸西岸的形式則是混合的半日潮。

21 〈潮汐發電〉 利用潮的滿乾所型成的落差，來從事發電的方法，在海灣圍建提防和水路，在漲潮時引水入儲水池；退潮時將儲水放出，每日可發電 4 次，但當潮的滿乾落差小時，則很難發電。優點是海洋潮水的升高或降低，可以隨時提早預測，所以較為便利，但潮水高、低大小不定，常由大潮變小潮，小潮變大潮，因此無法取得固定的發電量。

22 通法國不列塔尼半島東邊的藍斯河，在西元1967年建立世界最早的潮汐發電廠。此地潮汐的高低差高達13
通法國不列塔尼半島東邊的藍斯河，在西元1967年建立世界最早的潮汐發電廠。此地潮汐的高低差高達13.5m，每日的發電量有400~500百萬瓦。而台灣的河流漲潮高低差並不是很大，所以並不適合發展潮汐發電。

23 《 發電機 》 《 發電廠》

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25 二、海流能 海流與潮流不同，流向是固定的，因此，又稱“定海流”。潮流在大洋上很微弱，海流卻像陸地上的河流一樣，在大洋上日夜流淌。雖然目力不易分清“河岸”和“河水”，但是，海流也有寬、有窄、有頭、有尾、有急、有緩地川流不息。最強 的海流寬上百公里，長數萬公里，流速最大可達6-7節(每小時12-14公里)。

26 全世界海流能的理論估算值約為10^8kW量級。 利用中國沿海130個水道、航門的各種觀測及分析資料，計算統計獲得中國沿海海流能的年平均功率理論值約為1.4X10^7kW。 屬於世界上功率密度最大的地區之一。

27 《海流發電》 海流發電也受到許多國家的重視。1973年，美國試驗了一種名為“科里奧利斯”的巨型海流發電裝置。該裝置為管道式水輪發電機。機組長l10米，管道口直徑170米，安裝在海面下30米處。在海流流速為2．3米/秒條件下，該裝置獲得8．3萬千瓦的功率。

28 海流發電技術，除上述類似江河電站管道導流的水輪．機外還有類似風車槳葉或風速計那樣機械原理的裝置。一種海流發電站，有許多轉輪成串地安裝在兩個固定的浮體之間，在海流沖擊下呈半環狀張開，被稱為花環式海流發電站。

29 海流發電係利用海洋中海流的流動動力推動水輪機發電，一般乃於海流流經處設置截流涵洞之沉箱，並於其內設萱一座水輪發電機，此可視為一個機組(package)的發電系統，並可視發電需要增加多個機組，惟於年組間需預留適當之間隔，以避免紊流互相干擾。台灣地區可供開發海流發電應用之海流，以黑潮最具開發潛力。

30 花環式海流發電站示意圖

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34 三、波浪能 波浪能是指海洋表面波浪所具有的動能和勢能，是一種在風的作用下產生的，並以位能和動能的形式由短週期波儲存的機械能。 波浪的能量與波高的平方、波浪的運動週期以及迎波面的寬度成正比。 波浪能是海洋能源中能量最不穩定的一種能源。

35 《波浪發電》 海浪的能量相當大，有時大到可以破壞數千噸重的碼頭和防波堤,如此巨大的能量若能加以利用，對人類所需能源的供應必然大有助益。波浪發電是利用波浪發電裝置將海浪的能量轉變成電能的發電方式。

36 波浪發電裝置為了有效吸收波能，其運轉結構完全依據波浪上下振動的特性而設計，利用往復運動來壓縮空氣、水、油等介質,提高介質壓力然後再用來發電示。

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38 四、溫差能 海洋溫差發電主要是利用海水表層與深層溫度的差異，轉換熱量成為電力，屬於再生能源的一種。

39 優點 一、為天然能源，海洋本身蘊藏龐大的熱能，取之不盡用之不竭，可源源不斷的隨時供應。 二、不需燃料，為一種乾淨的能源，無污染物。 三、發電廠可座落於海洋上，無購地覓地之苦。 四、可分餾出淡水，解決海島的工業及飲水及工業用水。 五、可產生許多有價值的副產品，如氫氣、冷凍、空調、冷藏、藥品等，其中氫氣更是燃料電池的動力來源，有利於再生能源的共生。 六、深海中的礦物質、營養鹽、微生物貝藻類漁業資源豐富，可發展漁業、海洋牧場及海上觀光事業。

40 缺點 一、以經濟層面觀之，其成本較同樣發電量的燃煤發電廠或其他發電方式來得高。 二、以技術層面觀之，海洋工程困難，如大尺寸冷水管的裝設、巨大零組件的製造、搬運與安裝、風浪流的挑戰，以及材料易腐蝕。 三、以能源轉換效率觀之，與一般火力發電廠相比，其能源轉換效率相對偏低。 四、以環境影響層面觀之，由於海洋溫差發電的發展，因此引起許多科學家對海洋環境的評估與研究，雖然與傳統電廠相比，顯然是個較無害的技術，但其產物仍會引起海洋污染及環境調整的問題。

41 《溫差能發電》 海洋溫差的發電原理是利用海面的溫海水加熱，使鍋爐中的低沸點液體氣化而成高壓蒸汽。再以此高壓蒸汽推動發電機來發電；使用後的蒸汽送到冷凝室，以深海的冷水冷卻之,低沸點液體凝結後再送回鍋爐加熱重新循環使用。

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44 五、鹽差能 鹽差能是指海水和淡水之間或兩種含鹽濃度不同的海水之間的化學電位差能，是以化學能形態出現的海洋能。 主要存在與河海交接處。 同時，淡水豐富地區的鹽湖和地下鹽礦也可以利用鹽差能。 鹽差能是海洋能中能量密度最大的一種可再生能源。

45 據估計，世界各河口區的鹽差能達30TW，可能利用的有2.6TW。 我國的鹽差能估計為1.1×10^8kw，主要集中在各大江河的出海處。

46 《鹽差能發電》 當把兩種濃度不同的鹽溶液倒在同一容器中時，那麼濃溶液中的鹽類離子就會自發地向稀溶中擴散，直到兩者濃度相等為止。
所以，鹽差能發電，就是利用兩種含鹽濃度不同的海水化學電位差能，並將其轉換為有效電能。

47 科學家經過周密的計算後發現在１ ７℃ 時，如果有１ｍol鹽類從濃溶液中擴散到稀溶液中去，就會釋放出５５００焦的能量來！
只要有大量濃度不同的溶液可供混合，就將會釋放出巨大的能量來。經過進一步計算還發現，如果利用海洋鹽分的濃度差來發電，它的能量可排在海洋波浪發電能量之後，比海洋中的潮汐和海流的能量都要大。

48 六、參考資料 奇摩知識家http://tw.knowledge.yahoo.com/
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