一、潮汐能与生物质能的初识
潮汐能是海水受月球和太阳对地球产生的引潮力作用而周期性涨落所储存的势能,是一种可再生能源。早在 900 多年前,我国泉州就利用潮汐能搬运石块架桥。而生物质能是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量,主要来源于植物、动物和微生物等有机物质转化而来。如农作物秸秆、木材废料、城市生活垃圾等通过燃烧、发酵或化学转化等方式可转化为热能、电能或生物燃料。两者在概念和来源上有着明显的不同。
二、潮汐能的特性与利用
(一)潮汐能的产生原理
潮汐能主要是由月球和太阳的引力作用,以及地球自转效应所造成的。伴随着地球的自转,海面的水位大约每天两次周期性地上下变动。月球的引力大约是太阳引力的 2 倍,因为距离较近。当这种海水上涨接近陆地时,可能会因共振而加强,共振的程度视海岸情况而定。海水水位具有类似于正弦的规律随时间反复变化,从而形成了潮汐能。
(二)潮汐能的利用方式
潮汐能的利用方式主要是发电。在有条件的海湾或感潮河口建筑堤坝、闸门和厂房,围成水库,通过出水库,在涨潮时将海水储存在水库内,以势能的形式保存,在落潮时放出海水,利用高、低潮位之间的落差,推动水轮机旋转,带动发电机发电。差别在于海水与河水不同,蓄积的海水落差不大,但流量较大,并且呈间歇性,从而潮汐发电的水轮机结构要适合低水头、大流量的特点。
(三)潮汐能的特点优势
潮汐能具有诸多优点。首先,它是一种可再生能源,潮水每日涨落,周而复始,取之不尽,用之不竭。其次,潮汐能是清洁、不污染环境、不影响生态平衡的能源。再者,潮汐能发电量稳定,很少受气候、水文等自然因素的影响,全年总发电量稳定。同时,潮汐能的可预测性强,潮位预报精度较高,可按潮汐预报制订运行计划,与大电网并网运行。此外,潮汐电站的建设综合利用效益极高,不存在淹没农田、迁移人口等复杂问题,还可以结合潮汐发电发展围垦、水生养殖和海洋化工等综合利用项目。
三、生物质能的奥秘与应用
(一)生物质能的定义来源
生物质能是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量,属再生能源。这些植物以生物质作为媒介储存太阳能。生物质能资源主要指农作物秸秆和水生植物可作燃料使用的部分,农产品加工剩余物;合理采伐的薪柴、原木采伐和木材加工的剩余物;能源植物;畜禽养殖剩余物,人畜粪便;农副产品加工后的有机废弃物,有机废水、废渣;城镇有机垃圾等。
(二)生物质能的历史与现状
在人类历史早期,薪柴是主要能源之一。随着工业革命的发展,化石能源逐渐占据主导地位,生物质能的使用比例下降。当前,在世界能源结构中,生物质能所占比重较小。但生物质能以其可再生性、来源广泛性和环境友好性备受世界各国关注,近年来得到了快速发展。截至 2019 年 12 月,全球生物质能源领域公开的 SCI 文献 52777 件,公开的专利文献 169770 件,其中授权专利 59156 件。
(三)生物质能的利用途径
当前较为有效地利用生物质能的方式有:1) 制取沼气。主要是利用城乡有机垃圾、秸秆、水、人畜粪便,通过厌氧消化产生可燃气体甲烷,供生活、生产之用。2) 利用生物质制取酒精。例如开发了甜高粱茎秆等非粮作物生产燃料乙醇的技术,燃料乙醇年生产能力已达到一定规模。此外,生物质还可通过燃烧、热化学法、生化法等转化为二次能源,分别为热量或电力、固体燃料、液体燃料和气体燃料。
四、潮汐能与生物质能的辨析
区别一:来源不同
潮汐能主要来源于海水的机械运动,是月球和太阳对地球的引力作用以及地球自转效应共同作用的结果。而生物质能主要源自绿色植物的光合作用,是生命物质将太阳能转化为化学能贮存在生物质中的能量形式。例如,国际能源机构定义生物质为通过光合作用而形成的各种有机体,包括所有的动植物和微生物。
区别二:能量形式不同
潮汐能是以位能形态呈现的海洋能,具体表现为海水潮涨和潮落所形成的水的势能。生物质能则可以转化为常规的固态、液态和气态燃料,如固体成型燃料、液体燃料(生物燃油)和气体燃料(生物质沼气等)。
区别三:利用方式不同
潮汐能的利用方式主要是发电,通过在有条件的海湾或感潮河口建筑堤坝、闸门和厂房,围成水库,利用高、低潮位之间的落差推动水轮机旋转带动发电机发电。生物质能的利用途径较为多样,包括制取沼气、利用生物质制取酒精,还可以通过燃烧、热化学法、生化法等转化为二次能源。
结论
综上所述,潮汐能与生物质能在来源、能量形式和利用方式上有着明显的区别,因此潮汐能不属于生物质能。