儒勒•凡爾納在維多利亞時代想象出了這種無窮無盡的能源。然而直到21世紀的今天，工程師才可以大膽地說，大洋蘊藏的這種熱量能夠為全世界提供電力。圖片來源：《新科學家》
如果說，有哪種能源配得上“蒸汽朋克”的名號，那就非海水溫差發電莫屬了。維多利亞時代的科幻？沒錯：早在1870年，儒勒·凡爾納（Jules Verne）就在《海底兩萬里》中構想過這種可能。19世紀前后的機械技術？沒錯。后啟示錄未來可再生能源的有力候選？這一條不妨也打上個勾。
人們顯然曾經對這一技術寄望過高。理論上來講，海水溫差發電（OTEC）在任何年份內，都能夠提供相當于全世界需求4000倍的能量，而且不會產生污染和溫室氣體。然而在現實中，這項技術因為難以實現而久被擱置。
2014年，全世界出現了很多與之有關的項目，數量之多令人瞠目，而且領頭者都不是堂吉訶德式的空想家，而是像航空航天工業巨頭洛克希德·馬丁那樣精明的實用主義者。那么，究竟是什么發生了變化？
OTEC的想法，有可能是凡爾納為了解決尼莫船長的難題而構思出來的。這位凡爾納筆下深海探險故事的主人公需要電力來驅動他的鸚鵡螺號潛水艇。那部小說是OTEC第一次見諸文字。“將兩條電線探入不同深度，并在之間形成電路，便有可能利用它們接觸到的溫度差異獲得電能，”尼莫對他的同船旅伴講道。該書出版11年后，法國物理學家雅克－阿爾塞納·達松瓦爾（Jacques-Arsène d'Arsonval）提出了以此為原理的電站的第一種實際設計。他采用的是管道而非電纜，來開發冰冷深海和溫暖洋面之間的溫差，以產生蒸汽能量。
這是個絕妙的主意。海洋是一個巨大而且不斷得到補充的太陽能存儲介質。這些熱量大部分存儲在最頂層的100米以內，而在1000米以下，來自極地的海水基本上總是保持在4至5℃。
為了從這種熱量差異中獲得能量，現代系統將溫暖的表層海水泵過裝有氨之類低沸點液體的管道。氨沸騰之后，蒸汽用來驅動渦輪產生電能。之后冰冷的深層海水在管道中流過蒸汽，使其重新凝結成液體，準備下一輪循環。基本上，全世界所有的火力和核能電站都要由蒸汽渦輪驅動，但是它們產生蒸汽要么靠燃燒污染大氣的煤炭，要么會產生陰魂難散的核廢料。OTEC提供蒸汽的方式卻是清潔而且理論上無限制的。
電能之洋
那是理想世界里發生的事情。在現實中，海洋熱梯度給予的東西，都會被設備奪走。主要的問題在于獲取深層的冷水：泵送電站運轉所需的巨量海水需要1000米長的管道，而且管道尺寸和強度還要足以承受生產每一千瓦電力所需的每秒數立方米海水的流量。把過程中所有的低效因素考慮在內后，OTEC電站的理論效能跌到了可憐兮兮的4%至6%。
基于這個原因以及其他一些因素，表層和深層海水的溫差至少要達到20度才能夠使整個過程運轉起來。這樣的條件只存在于地球上赤道兩旁包括熱帶和亞熱帶在內的一條相對狹窄的帶狀區域里。
盡管受到這些限制，整個20世紀，人們還是在不斷努力，力求實現OTEC。其中最有雄心的一次，是被上世紀70年代的石油危機激發的。時任美國總統吉米·卡特（Jimmy Carter）簽署了一項法律，要在1999年之前采用此項技術生產1萬兆瓦的電力。可是后來石油價格又跌了下去，石油能源的替代方案再次落到了待辦事宜列表的末尾。
因此，當洛克希德·馬丁2013年宣布將在中國南部沿海開始建造一座10兆瓦電站時，這條新聞明顯沒有提起人們的興趣。這樣的事情大家都見得多了。
不過詳查一番便會發現，該項目也許正標志著OTEC發生了重大變化。借力于其他可再生能源、石油工業，甚至可能還有氣候變化等種種古怪因素，這項19世紀的技術成為21世紀可再生能源結構一份子的時刻，大概終于到來了。
OTEC電站，受限于海洋表層與深層海水的溫差，只能在地球的“赤道腰帶”區域發揮作用。圖片來源：《新科學家》
很多數字方面的考量正在發生變化。OTEC的效率或許不高，但由于它使用的是充足而免費的海水，如果規模足夠大，在經濟上仍然是可行的。石油價格不穩定，氣候變化正日益緊迫地推動著替代能源的開發。風能和太陽能等可再生能源斷續無常的弱點——就是說只在有陽光或者有風的時候才能產生電力——仍在阻止它們成為主流。而海洋熱能公司的特德·約翰遜（Ted Johnson）說，OTEC電站能夠24小時運轉。這家公司計劃將這項技術商業化。全天候的電力生產意味著OTEC電站可以簡單直接地代替化石燃料電站接入城市電網，整合產能難料的太陽能和風能時所必需的調整及平衡工作可以省下了。
但是如果設備運行需要的電力比它能提供的還多，這樣的電站又有什么用呢？在這一方面同樣有了進步。洛克希德·馬丁公司采用了建造橋梁和風力渦輪的技術——兩者都利用高級玻璃纖維和復合樹脂來制造超輕、超強的材料——來設計價格低廉但是強度和靈活性足以承受洋流的壓力和張力的管道。更棒的是，這種管道可以在OTEC電站自己的洋面平臺上組裝，并且逐步沉入水下，避免了運輸及施放龐大結構的風險。2003年，孟加拉灣一項本來挺有前途的OTEC項目不得不告吹，因為在建造一座1兆瓦電站的過程中，工程師弄丟了他們的第一根管道及其備件。
此外，近海油氣工業也提供了數不清的教訓，1000多米的深海操作在該行業已經司空見慣。這使得那些僅在20年前才剛剛能夠商業采購的設備又要重新開始設計。
美國夏威夷大學自然能源研究所研究OTEC的路易斯·維加（Luis Vega）說，多虧了這些進步，現在建造一座100兆瓦的電站大約需要7.9億美元。把OTEC電站的建造和運行成本都計算在內后，維加估計產出的電力價格大約是每度電18美分。這與美國能源部估算的火力和太陽能發電的價格相去不遠，前者是每度電14美分，其中涵蓋了碳捕捉和存儲的費用，后者是14至26美分。
在這種不同于以往的大環境中，OTEC項目在全世界開始呈雨后春筍之勢。2013年，一座50千瓦的示范性OTEC電站在日本沖繩縣的久米島開始運行。同時在夏威夷，馬凱海洋工程公司正在其位于夏威夷大島的海洋能源研究中心建造一座100千瓦的電站。2014年，荷蘭代爾夫特理工大學衍生公司Bluerise計劃在加勒比海庫拉索島國際機場附近建造一座500千瓦的OTEC電站。“這些小島有可能成為第一批市場，因為它們都苦于對昂貴的進口燃料的依賴，”Bluerise的首席執行官雷米·布洛克（Remi Blokker）說。
但它們不會是最后一批。最新的技術進步將有望讓OTEC成為主流。
