儒勒•凡尔纳在维多利亚时代想象出了这种无穷无尽的能源。然而直到21世纪的今天，工程师才可以大胆地说，大洋蕴藏的这种热量能够为全世界提供电力。图片来源：《新科学家》
如果说，有哪种能源配得上“蒸汽朋克”的名号，那就非海水温差发电莫属了。维多利亚时代的科幻？没错：早在1870年，儒勒·凡尔纳（Jules Verne）就在《海底两万里》中构想过这种可能。19世纪前后的机械技术？没错。后启示录未来可再生能源的有力候选？这一条不妨也打上个勾。
人们显然曾经对这一技术寄望过高。理论上来讲，海水温差发电（OTEC）在任何年份内，都能够提供相当于全世界需求4000倍的能量，而且不会产生污染和温室气体。然而在现实中，这项技术因为难以实现而久被搁置。
2014年，全世界出现了很多与之有关的项目，数量之多令人瞠目，而且领头者都不是堂吉诃德式的空想家，而是像航空航天工业巨头洛克希德·马丁那样精明的实用主义者。那么，究竟是什么发生了变化？
OTEC的想法，有可能是凡尔纳为了解决尼莫船长的难题而构思出来的。这位凡尔纳笔下深海探险故事的主人公需要电力来驱动他的鹦鹉螺号潜水艇。那部小说是OTEC第一次见诸文字。“将两条电线探入不同深度，并在之间形成电路，便有可能利用它们接触到的温度差异获得电能，”尼莫对他的同船旅伴讲道。该书出版11年后，法国物理学家雅克－阿尔塞纳·达松瓦尔（Jacques-Arsène d'Arsonval）提出了以此为原理的电站的第一种实际设计。他采用的是管道而非电缆，来开发冰冷深海和温暖洋面之间的温差，以产生蒸汽能量。
这是个绝妙的主意。海洋是一个巨大而且不断得到补充的太阳能存储介质。这些热量大部分存储在最顶层的100米以内，而在1000米以下，来自极地的海水基本上总是保持在4至5℃。
为了从这种热量差异中获得能量，现代系统将温暖的表层海水泵过装有氨之类低沸点液体的管道。氨沸腾之后，蒸汽用来驱动涡轮产生电能。之后冰冷的深层海水在管道中流过蒸汽，使其重新凝结成液体，准备下一轮循环。基本上，全世界所有的火力和核能电站都要由蒸汽涡轮驱动，但是它们产生蒸汽要么靠燃烧污染大气的煤炭，要么会产生阴魂难散的核废料。OTEC提供蒸汽的方式却是清洁而且理论上无限制的。
电能之洋
那是理想世界里发生的事情。在现实中，海洋热梯度给予的东西，都会被设备夺走。主要的问题在于获取深层的冷水：泵送电站运转所需的巨量海水需要1000米长的管道，而且管道尺寸和强度还要足以承受生产每一千瓦电力所需的每秒数立方米海水的流量。把过程中所有的低效因素考虑在内后，OTEC电站的理论效能跌到了可怜兮兮的4%至6%。
基于这个原因以及其他一些因素，表层和深层海水的温差至少要达到20度才能够使整个过程运转起来。这样的条件只存在于地球上赤道两旁包括热带和亚热带在内的一条相对狭窄的带状区域里。
尽管受到这些限制，整个20世纪，人们还是在不断努力，力求实现OTEC。其中最有雄心的一次，是被上世纪70年代的石油危机激发的。时任美国总统吉米·卡特（Jimmy Carter）签署了一项法律，要在1999年之前采用此项技术生产1万兆瓦的电力。可是后来石油价格又跌了下去，石油能源的替代方案再次落到了待办事宜列表的末尾。
因此，当洛克希德·马丁2013年宣布将在中国南部沿海开始建造一座10兆瓦电站时，这条新闻明显没有提起人们的兴趣。这样的事情大家都见得多了。
不过详查一番便会发现，该项目也许正标志着OTEC发生了重大变化。借力于其他可再生能源、石油工业，甚至可能还有气候变化等种种古怪因素，这项19世纪的技术成为21世纪可再生能源结构一份子的时刻，大概终于到来了。
OTEC电站，受限于海洋表层与深层海水的温差，只能在地球的“赤道腰带”区域发挥作用。图片来源：《新科学家》
很多数字方面的考量正在发生变化。OTEC的效率或许不高，但由于它使用的是充足而免费的海水，如果规模足够大，在经济上仍然是可行的。石油价格不稳定，气候变化正日益紧迫地推动着替代能源的开发。风能和太阳能等可再生能源断续无常的弱点——就是说只在有阳光或者有风的时候才能产生电力——仍在阻止它们成为主流。而海洋热能公司的特德·约翰逊（Ted Johnson）说，OTEC电站能够24小时运转。这家公司计划将这项技术商业化。全天候的电力生产意味着OTEC电站可以简单直接地代替化石燃料电站接入城市电网，整合产能难料的太阳能和风能时所必需的调整及平衡工作可以省下了。
但是如果设备运行需要的电力比它能提供的还多，这样的电站又有什么用呢？在这一方面同样有了进步。洛克希德·马丁公司采用了建造桥梁和风力涡轮的技术——两者都利用高级玻璃纤维和复合树脂来制造超轻、超强的材料——来设计价格低廉但是强度和灵活性足以承受洋流的压力和张力的管道。更棒的是，这种管道可以在OTEC电站自己的洋面平台上组装，并且逐步沉入水下，避免了运输及施放庞大结构的风险。2003年，孟加拉湾一项本来挺有前途的OTEC项目不得不告吹，因为在建造一座1兆瓦电站的过程中，工程师弄丢了他们的第一根管道及其备件。
此外，近海油气工业也提供了数不清的教训，1000多米的深海操作在该行业已经司空见惯。这使得那些仅在20年前才刚刚能够商业采购的设备又要重新开始设计。
美国夏威夷大学自然能源研究所研究OTEC的路易斯·维加（Luis Vega）说，多亏了这些进步，现在建造一座100兆瓦的电站大约需要7.9亿美元。把OTEC电站的建造和运行成本都计算在内后，维加估计产出的电力价格大约是每度电18美分。这与美国能源部估算的火力和太阳能发电的价格相去不远，前者是每度电14美分，其中涵盖了碳捕捉和存储的费用，后者是14至26美分。
在这种不同于以往的大环境中，OTEC项目在全世界开始呈雨后春笋之势。2013年，一座50千瓦的示范性OTEC电站在日本冲绳县的久米岛开始运行。同时在夏威夷，马凯海洋工程公司正在其位于夏威夷大岛的海洋能源研究中心建造一座100千瓦的电站。2014年，荷兰代尔夫特理工大学衍生公司Bluerise计划在加勒比海库拉索岛国际机场附近建造一座500千瓦的OTEC电站。“这些小岛有可能成为第一批市场，因为它们都苦于对昂贵的进口燃料的依赖，”Bluerise的首席执行官雷米·布洛克（Remi Blokker）说。
但它们不会是最后一批。最新的技术进步将有望让OTEC成为主流。
