主要为潮汐能、波浪能、海流能(潮流能)、海水温差能和海水盐差能.更广义的海洋能源还包括海洋上空的风能、海洋表面的太阳能以及海洋生物质能等。究其成因,潮汐能和潮流能来源于太阳和月亮对地球的引力变化,其他均源于太阳辐射。海洋能源按储存形式又可分为机械能、热能和化学能。
太阳是地球上一切能量和生命的基本源泉.绿色植物本身不仅能吸收而
且还能贮备太阳的能量,就是说,绿色植物具有"固定"太阳能的特性,也
即它能利用太阳光能进行光合作用.把二氧化碳和水合成储藏能量的有机物
(糖类),并释放出氧气来.利用这些物质就可以开发出能源,故人们称之
为"绿色能源".
地球上的绿色植物能"固定"多少太阳能呢 从热量上讲,以全球表面
积5.1亿平方公里,其中陆地表面积为1.49亿平方公里,海洋为3.61亿平
方公里计算,陆地植物每年可以"固定"的太阳能为 4.7×1017千卡,如果
每千克绿色植物的发热量为4千卡,则可形成1180亿吨有机物;而海洋植物
每年则可以"固定"太阳能为 2.2×1017千卡,其发热量也按 4千卡计算,
则可形成550亿吨有机物.从能量上进行估算,全球陆地绿色植物利用的太
阳能,约占到达地面表面太阳能的4‰~5‰,为400亿千瓦;而水下绿色植
物所利用的太阳能,估计比陆地植物要多若干倍.从植物光合作用后产生有
机碳的角度进行估算,在1.49亿平方公里的陆地上,沙漠约占33%左右,
森林,草原和耕地实际上约为1.02亿平方公里.在这1亿多一点儿的"绿地"
上,植物经光合作用而产生的有机碳数量,每平方公里平均是159吨.所以,
人们设想,如果全球凡能种植的土地全都种上绿色植物的话,那么全球每年
仅陆地生产的有机碳就可以达到161亿多吨.因此,人们都把植物称为"绿
色能源".
这些有机物充分合理地利用,就可以释放出数量极大的热能.绿色植物
在全球的总生物量,几乎与保存在地下的矿物燃料的总量相当.经实验,一
吨有机碳在燃烧过程中,可放出4017万千焦耳的热量.这样,地球上的植物,
每年所产生的能量恰好是当今世界每年能源消耗量的10~20倍,完全可以满
足到2000年时预测的人类的能源需求总量.
目前,地球上绿色植物的光合作用效率还比较低,仅为1.5‰左右,与
正常应该达到的有效率5‰还有很大距离,说明利用植物生产生物质能的潜
力还是很大的.
人们现在通常把主要的生物质(生物量)资源划分为以下几大类:
一是农作物类,主要包括:产生淀粉的甘薯,玉米,番薯等;产生糖类
的甘蔗,甜菜,果实和废液等.
二是林作物类,主要包括:树木类,指白杨,悬铃木,赤杨,枞树等;
森林工业废物;以及首蓿,象草,芦苇等草木类.
三是水生藻类,主要包括:海洋性的马尾藻,巨藻,石莼,海带等;淡
水生的布袋草,浮萍等;微藻类的螺旋藻,小球藻等;蓝藻,绿藻等.
四是石油类,主要包括:橡胶树,蓝珊瑚,桉树,葡萄牙草等.
五是光合成微生物,主要包括:硫细菌,非硫细菌等.
六是未利用资源,主要包括:农产品废弃物(如稻秸,稻壳等),城市
垃圾(小枝,皮,叶,锯末,低浆渣等),林业废弃物,畜业废弃物等.
上述种种,有些是本身就带有生物能源,有些则是作为底物经过其他中
介生成生物能源.
利用现代技术,将生物质转化为能量的方法有直接燃烧,也可用生化学
和热化学法转换成气体,液体和固体燃烧,例如木材,草类,农作物等.利
用生物能可进行乙醇,甲醇,甲烷,植物油,汽油,氢等的工业生产.目前
使用的转换技术主要是生物质厌氧消化生产沼气;生物质发酵制取酒精;生
物质热分解气化等.
生物质能的转换技术,具体说,大致可分为以下三类:
一是直接燃烧.这是生物质能最简单,应用最广泛的转换技术.直接燃
烧的主要目的是为了获取热量,而燃烧热值的多少首先是与有机质种类不同
有直接关系,同时还与空气(氧气)的供给量有关系.有机物氧化越充分,
产生的热量就越多.
普通炉灶直接燃烧生物质能的转换效率很低,一般不超过20%.现在推
广的节柴灶已可将效率提高到30%以上.
二是生物转换技术.这是生物质能通过微生物发酵方法转换为液体燃料
或气体燃料技术.一般糖分,淀粉,纤维素都可经微生物发酵生产酒精.利
用这些原料在28℃~30℃的恒温条件下发酵36~72小时,可以转换成含8
%~12%乙醇的发酵醪液,经蒸馏后就可获得纯度为96%的酒精,再经化学
方法脱水,就可获得无水酒精.
用沼气发酵方法就可以获得气体燃料.
三是化学转换技术.这是生物质能通过化学方法转换为燃料物质技术.
目前有三种基本方法.
有机溶剂提取法,这是将植物干燥切碎,再用丙酮,苯等化学溶剂,在
通蒸汽的条件下进行分离提取;
气化法,这是将固体有机物燃料在高温下与气化剂作用中产生气体燃料
的方法,根据气化剂不同,而得到不同气体燃料;
热分解法,这是将有机质隔绝空气后加热分解,可得到固体和液体燃料,
木材干馏就是热分解法的一种.
此外,生物质还可通过多种煤气发生炉转化为可燃煤气.从长远看,绿
色能源的开发利用,必将是跨世纪的大趋势,而且可以预见,21世纪生物质
能技术的发展,必将取得令人鼓舞的进步.