人造一個能源湖——湖水溫差發電

大約在19世紀末，羅馬尼亞特蘭西瓦地區的一名醫生，發現一個令人迷惑不解的小湖。這個小湖一到冬天湖面就結出冰層,但在冰下的深處,湖水的溫度卻高達60攝氏度。

20世紀初,匈牙利的物理學家凱萊辛斯基在做資源調查時。也在一些天然湖泊中看到這種怪現象。在這些湖泊中,水底的溫度總是比水面高,最明顯的大概要算匈牙利的邁達夫湖,這個湖泊在夏末時，湖深1.32米處的水溫高達70攝氏度。

從那以後,許多科學家開始研究這種現象，為什麼這些湖泊的湖底溫度會這麼高呢?而且總是湖面的溫度比湖底溫度低呢?這太不尋常了!因為一般的淡水湖的水面和水底的溫度差都比較小,而且由於熱的湖水比冷的湖水要輕一些,通常都是湖面的水溫較高。

經過研究發現，這些湖泊中的水都含有鹽,而且湖泊中不同深度的水的含鹽量不一樣,湖底水的含鹽量較高比重大,湖面水則含鹽量低,接近於淡水。湖底的水雖然溫度較高,但因為含鹽分多,反而要比含鹽分少的冷水重一些，所以這些溫度較高的鹽水一直停留在湖底。原因找出來了。1948年,以色列一位叫羅道夫.布洛赫的科學家提出建議,利用這種熱水湖的熱量作能源來發電。20世紀60年代初,以色列在死海海岸建造了一座625平方米的人工小湖,湖水中的鹽分模仿天然鹽水湖中的成分。這個人工湖在太陽的照射下,在80釐米深處的水溫達到了 90攝氏度。

為什麼鹽水湖底的溫度會這樣高呢?原來鹽水湖和淡水湖不一樣，淡水湖在白天被太陽曬熱後,夜晚會將白天積蓄的熱量散發掉,表面先冷卻,這樣表面水的比重加大而下沉,下面的水就上升到湖面也將白天積蓄的熱量散發掉,於是湖水上下溫度就一樣了。而鹽水湖就不同，表面的水即使溫度下降也不下沉，下層的鹽水因為比重大不能上浮,所以熱量不會向空氣中散失。這樣，鹽水湖被太陽曬久了,湖底的溫度就會越來越高。

20世紀70年代末,以色列又建造了一個2.5米深面積有7000平方米的人工鹽水湖,用它來收集太陽的熱量使湖水加熱,再用熱水來發電。1979年12月19日，這個鹽水湖太陽能發電站正式發電,功率達150千瓦。你或許會問,湖水溫度並沒有達到使水變成蒸汽的程度，為什麼能推動蒸汽渦輪機發電呢?原來熱水的溫度只要達到70~85攝氏度,它就可以把一種低沸點的氯化烷一類化合物變成蒸汽，用405.3千帕的氯化烷蒸汽就可以驅動一個氣輪機發電。1990年，義大利阿吉普公司在瑪格麗塔一迪薩沃亞的鹽田中建造了一個收集太陽能的鹽水湖，可使湖水溫度達到90攝氏度。在這個太陽能鹽水湖的湖面上,還有一塊巨大的聚光板,用來增加收集陽光的熱量。

不久，義大利的一位叫贊格拉多的女物理學家建造了一個小型的太陽能鹽水湖，創造了一項世界紀錄，使鹽水湖的溫度達到了105攝氏度。利用太陽能加熱的人於湖可以直接用來取暖,也可以用來發電，它的優點是能把太陽光的熱量貯存起來充當能源,而無任何環境汙染。