上周，一座小型但可运行的海洋温差能转换 (OTEC) 发电厂在夏威夷落成，使其成为世界首座。这座100千瓦设施的启用标志着闭环OTEC发电厂首次与美国电网连接。但这点能源产量仅能为120户夏威夷家庭供电一年，对于这个岛州自身的能源需求而言，只是沧海一粟。OTEC对其他地区的前景甚至更加不确定。
美国于1974年通过建立夏威夷自然能源实验室管理局 (NELHA) 进入 OTEC 研究领域。但经过数十年对 OTEC 开发的投资，这项新的海军资助项目在许多人看来仍然只是一种测试过程的方式，而不是确保 OTEC 作为一种可行的可再生技术的地位。
开发该设施的公司 Makai Ocean Engineering 以夏威夷语 “makai” 命名，意思是“朝向海洋”。夏威夷严重依赖进口化石燃料来满足其能源需求，可能确实需要将目光投向海洋，以实现其到 2045 年实现 100% 可再生能源的宏伟目标。“这座发电厂为海洋温差能转换技术的商业化和促进创新提供了急需的试验平台，”夏威夷州州长戴维·伊格在一份声明中表示。
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海军研究办公室发言人罗伯特·弗里曼将这个部分由 ONR 资助的项目描述为“原型”。他说，通过这座发电厂，该办公室正试图了解开发 OTEC 的挑战是什么。该发电厂产生的收入将用于向其所在的 NELHA 设施供电，并将被重新投入以资助更多 OTEC 技术的研究和开发。
“由于 OTEC 方面进展不多，所以拥有任何功能正常、可见的东西，无论多么小，都是很棒的，”夏威夷大学的 OTEC 专家 Gérard C. Nihous 说。“你看到的是非常非常小的系统，它们本身并不重要，”他说。“它们的意义在于它们展示过程的能力。”
Makai 发电厂的设计目的是吸入较温暖的海面水来汽化氨，氨在相对较低的温度下沸腾并产生蒸汽。蒸汽驱动涡轮机并产生电力。然后，从海洋深处提取的冷水用于冷却和冷凝氨，使其变回液体，然后在系统中循环利用，这被称为闭环系统。另一种常用的 OTEC 技术，称为开放系统，不依赖于介质，而是使用汽化的海水本身来驱动涡轮机。
可以改变海岸电力的小引擎：海洋温差能转换利用温暖的海面水和更冷深海之间的温差来煮沸氨，并利用产生的蒸汽发电。
图表由 Makai Ocean Engineering 提供。
正在研发中的中国系统
目前，没有商业规模的运营 OTEC 发电厂。全世界大约有十几个，但容量有限，其中大多数的发电量不到 1 兆瓦。相比之下，美国目前已安装 20 吉瓦的太阳能容量。
主要国防制造商洛克希德·马丁公司数十年来一直参与该技术的开发，最近宣布在中国启动一个新的 OTEC 项目。该公司与中国房地产开发商华彬集团签署了一份谅解备忘录，计划建设一座 10 兆瓦的海上发电厂，为一家绿色度假村供电。“初步的系统工程、概念设计、场地评估和供应基地识别工作已经完成。我们正在努力最终确定场地，以便可以开始详细设计、施工前准备和许可活动，”洛克希德·马丁在一封电子邮件中表示。
该公司过去曾与海军在 OTEC 研究和开发方面密切合作。它于 2011 年向海军设施工程司令部 (NAVFAC) 提交了一份关于在夏威夷建设 10 兆瓦 OTEC 发电厂的“已完成的概念设计合同”。“没有与 NAVFAC 合作在夏威夷开发 OTEC 发电厂的后续工作，”该公司表示。
“OTEC 技术原理简单易懂，但在现场实施非常困难，”Nihous 谈到 OTEC 时说。“存在工程挑战，但其开发不完善的大部分原因是经济因素。”
大多数开发商都必须应对令人望而却步的前期资本成本，即使是小型项目也是如此。对于已完成的项目和今天正在进行的项目，大部分资金来自政府和技术开发商。然而，扩大规模将需要私营部门的资金，而目前这方面资金尚不到位。
海军希望削减岸基能源
耗资约 500 万美元的 Makai 项目由 ONR 和 NAVFAC 资助。“建造一座这种规模的 OTEC 设施大约需要 300 万美元。为研发[研究与开发]配备设备使成本增加到[超过] 500 万美元，”Makai 公司的一位代表在一封电子邮件中表示。
该项目非常符合海军成为清洁能源技术的早期采用者并帮助其实现自身清洁能源目标的目标。海军目前通过可再生能源满足其总能源需求的约 12%。弗里曼说，其目标是在 2020 年之前从替代能源中获取 50% 的岸基能源。
虽然 OTEC 的发展受到阻碍，但没有人否认 OTEC 是一种有吸引力的可再生能源，原因不止一个。这项利用太阳能的技术潜力无疑是巨大的。海洋覆盖了地球表面的 71%，平均每平方米海洋表面积接收约 175 瓦的太阳辐射。全球接收到的太阳能总量约为 90 拍瓦；即使利用其中一小部分能量也足以满足全球的能源需求。
但是，要使用现有的 OTEC 技术发电，深层冷水和温暖的海面水之间的温差必须至少为 20 摄氏度（36 华氏度），这意味着发电厂必须能够获取来自深海的水。全球 OTEC 发电可行的地点只有几百个。“这确实只是一项热带技术，”Nihous 说。“如果你从西欧、日本、北美和其他富裕发达国家的角度来看，其影响实际上仅限于夏威夷、关岛和美属萨摩亚等边远地区。”
还有一个问题是 OTEC 与其他已实现商业成熟的可再生资源相比如何。OTEC 相对于风能和太阳能等其他可再生能源的一个关键优势是，OTEC 是一种基荷能源，这意味着它是一种恒定且稳定的电力来源，这与容易受到天气相关波动影响的间歇性来源太阳能和风能不同。根据一些估计，这使得 OTEC 发电的价值是其他来源的三倍。
“ONR 计划继续资助 Makai 公司进行 OTEC 技术的研究，但这取决于未来几年资金的可用性，”弗里曼说。
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