渗透能

拼音：shèn tòu néng

渗透能是一种可再生能源，产出的能量不仅可预测，而且产量稳定，有别于太阳能和风能。2009年11月24日，挪威第一台渗透能发电机正式亮相“投产”。在自然界中把渗透产生的能量聚集起来用于发电，在人类学科史上还是第一次。

渗透能-概述

挪威渗透能发电厂效果图

绿色可再生能源可以让世界能源可持续发展，而且可以减少二氧化碳的排放，减缓全球变暖的趋势。为此，世界各国都在想办法开发新的绿色能源。

清洁能源有很多种，例如风能、太阳能、水能等等，但风能、太阳能及水能都具有同样的弱点：受地理、季节和天气因素的影响较大。但即便是在枯水季节，内陆淡水河流总有水流汇入大海。淡水与海水的交汇渗透，每天都在发生。[1]事实上，渗透现象无所不在，例如植物可以通过茎叶摄入雨水;而且渗透现象长期以来也一直为人类所利用，例如在工业中的海水淡化处理等等。

渗透能是一种十分环保的绿色能源，它既不产生垃圾，也没有二氧化碳的排放，更不依赖天气的状况，可以说是取之不尽，用之不竭。而在盐分浓度更大的水域里，渗透发电厂的发电效能会更好，比如地中海、死海、我国盐城市的大盐湖、美国的大盐湖。当然发电厂附近必须有淡水的供给。据挪威能源集团的负责人巴德·米克尔森估计，利用海洋渗透能发电，全球范围内年度发电量可以达到16000亿度。

渗透能-定义

淡水与盐水，或者低盐度溶液与高盐度溶液，当它们的表面相互接触并用半透膜隔断时，由于淡水或低盐度溶液的水分子密集程度高于盐水或高盐度溶液，因此淡水或低盐度溶液的水分子会“自发”地渗透过半透膜渗入盐水或高盐度溶液一侧，从而对隔膜产生压力。浓度比重不同的水之间都会产生这种渗透现象。渗透时对作为隔膜的半透膜产生的压力称为渗透压力。由渗透压力产生的能量称为渗透能。

半透膜

半透膜(semipermeable membrane)，是一种只允许某种分子或离子扩散进出的薄膜，一种只允许离子和小分子自由通过的膜结构，也就是一种对不同质点的通过具有选择性的薄膜。例如细胞膜、膀胱膜、羊皮纸以及人工制造的胶棉薄膜等。半透膜用于渗透溶胶和测定渗透压强等。生物吸取养分也是通过半透膜进行的。使用高分子材料采用特殊工艺制成的半透膜，只允许水分子透过，而不允许溶质通过。使用高压泵使处于半透膜一侧的原水压力超过渗透压力时，原水中的水分子就能够渗透过半透膜进入另一侧，从而获得纯净水。而原水中的溶解与非溶解的无机盐、重金属离子、有机物、菌体、胶体等物质则无法通过半透膜，只能留在浓缩水中被放掉。

渗透能-原理

渗透能发电设备

参照渗透原理，如果有两种盐溶液，一种溶液中盐的浓度高，一种溶液的浓度低，那么把两种溶液放在一起并用一种渗透膜隔离后，会产生渗透压，水会从浓度低的溶液流向浓度高的溶液。江河里流动的是淡水，而海洋中存在的是咸水，两者也存在一定的浓度差。在江河的入海口，淡水的水压比海水的水压高，如果在入海口放置一个涡轮发电机，淡水和海水之间的渗透压就可以推动涡轮机来发电。[1]依据渗透能的定义，在内陆河流的入海口，或者在有淡水供给的盐湖，海水或盐湖湖水与淡水之间也会产生类似的渗透现象。如果在渗透中心安装隔膜和发电机，隔膜受渗透压力作用后带动发电机，电力就会源源不断地产生出来。

事实上，渗透现象无所不在，例如植物可以通过茎叶摄入雨水。而且，渗透现象长期以来也一直为人类所利用，例如在工业中的海水淡化处理等等。不过，在自然界中把渗透能量聚集起来用于发电，在人类学科史上这还是第一次。

渗透能-优点

清洁能源有很多种，例如风能、太阳能、水能等等，都可以取代产生碳排放的火力发电。但是，风能、太阳能和水能都具有同样的弱点，受地理、季节和天气因素的影响较大。倘使没有风，风车不会转。如果不出太阳，太阳能热水器里的水便不会很热。在枯水季节，水能发电出力也会受到影响。

但是，即便是在枯水季节，内陆淡水河流总有水流汇入大海。淡水与海水的交汇渗透，每天都在发生。

渗透能是一种可再生能源，产出的能量不仅可预测，而且产量稳定，有别于太阳能和风能。渗透能又是一种十分环保的绿色能源，它既不产生垃圾，也没有二氧化碳的排放，更不依赖天气的状况，可以说是取之不尽，用之不竭。而且，在盐分浓度更大的水域里，渗透能发电厂的发电效能会更好，比如地中海、死海、中国盐城市大盐湖、美国大盐湖等。当然，这种渗透能发电厂附近必须有淡水供给。

渗透能-应用

挪威家电力公司Statkraft

渗透能发电是一种新型“零排放”海水发电技术，挪威国家电力公司(Statkraft)10年前便已开始研究这一技术。

世界第一座渗透能发电设施

据报道，挪威国家电力公司2009年11月24日启动了世界上第一座渗透能发电设施，为人类开发无污染的可再生能源提供了新思路。科学家研究渗透能已经有许多年，但真正在实际自然条件下测试这还是第一次。 这座位于挪威首都奥斯陆附近托夫特地区的新型发电设施，还仅仅限于研发目的。

测试阶段的这台新型绿色发电机只有2至4千瓦的发电功率，而且只能产生一台咖啡机所需电力。该发电机依据渗透原理工作。科研人员在海水和淡水交汇处安装半透膜，由于淡水水分子密集程度高于含盐海水，因此淡水水分子会“自发”地通过半透膜渗入海水一侧，从而对半透膜产生渗透压力。研究人员引导这种渗透压力推动涡轮发电机转动而产生电能。如此发电，其排放物仅为经上述“勾兑”混合的水。 这台渗透能发电机于2009年11月24日正式测试运转。地点位于挪威首都奥斯陆以南的奥斯陆峡湾。包括贝格纳河、洛根河在内的多条内陆河流在那里汇入北海。挪威政府计划在2015年之前开始建设商业用途渗透能发电厂。[2]

渗透能-难点

渗透能发电设备

不过，渗透能从利用到投产仍有相当长的一段路需要走，如何更加高效利用渗透能是渗透能发电机的一大难点。法新社介绍，挪威国家电力能源公司眼下认为渗透能发电设备的技术难点在于发电站的建造成本过高，隔膜效率低。几年来，欧盟一直在进行隔膜材料的研究，因为隔膜是渗透发电的关键。[3]它必须具有结实、耐用、透水性能好和阻止盐分通过的性能。现阶段，在这家企业规模化研究渗透能的工厂内，隔膜在受渗透时产能水平不足每平方米1瓦特。 而专家认为，必须超过5瓦以上才能带来经济效益。这家企业预期在数年研究后可将隔膜效率提升至每平方米2至3瓦特，但距离规模化发电所需的每平方米5瓦特仍有差距。欧洲隔膜研究院专家格拉尔德•庞斯利认为，时间能攻坚;在如今碳排放增加和化石能源储备减少的背景下，一切致力于发展可再生能源的研究都具有积极意义。

渗透能-前景

渗透能源既可再生，又不会产生噪音或排放污染物，其开发利用前景光明。

挪威国家电力公司已经在奥斯陆以南60公里处修建工厂，准备规模化研究渗透能。该公司表示，希望在2015年建立首家商用渗透能发电厂，使发电容量达到25兆瓦，为一万户家庭供电。

据挪威专家介绍，从理论上讲，在任何淡水入海的地方都可以建造渗透能发电厂。放眼全球，挪威国家电力能源公司统计按淡水和海水之间的总渗透能粗略计算，这些发电厂每年的总发电量可达1.6万亿千瓦时到1.7万亿千瓦时，相当于2002年全中国的用电量，或者相当于如今全欧洲每年约一半的电力量需求。开发利用前景十分广阔。