工作原理：在海底深处建造一条长达一公里的管道

未来能源生产的一种可能性是利用地球热带海洋的热量，利用水中的自然热差来驱动涡轮机。如果你不需要一根直径 33 英尺、延伸至水下一公里的超大管道，那将相对简单。具体来说，这根管道的宽度相当于一条纽约地铁隧道，高度相当于两座半帝国大厦。

洛克希德马丁公司 OTEC 首席技术专家劳里·迈​​耶 (Laurie Meyer) 表示：“要产生大量电力，海洋热能转换工厂必须移动河流中的水。”该公司正在为新的 10 兆瓦试验工厂建造管道。这种结构还需要承受洋流的恒定摇摆压力、3,200 英尺深处的大气压力以及它设计用于收集的水的变化温度——因此建造管道一直是一个挑战。洛克希德公司就是这样做的。

海洋是巨大的热量储存库，尤其是在热带地区，温暖的地表水和凉爽的深水之间的温差可达 40 华氏度或更高。可以利用这种温差来驱动热机，使用一些来自公用设施的原理，以及一些来自制冷的原理。温暖的地表水进入热交换器，蒸发氨溶液；产生的蒸汽驱动涡轮机，氨被冷海水重新冷凝。然后水被泵回海洋，温度比刚进入时高几度。但要达到传统化石燃料发电厂 100 兆瓦或以上的能源生产规模，你需要大量的水。

洛克希德公司在 20 世纪 70 年代首次探索 OTEC，如今面对不断上涨的能源价格，该公司又重新启用了这一概念。一座 10 兆瓦的发电厂预计将在几年内投入运营。在美国海军的资助下，洛克希德公司为管道设计了一种新型复合材料，工程师们一直在该公司位于加利福尼亚州桑尼维尔的工厂制造原型。全尺寸的 OTEC 管道将在发电厂现场通过将其直接挤压到水中来制造。

迈耶解释说，一根 3200 英尺长、33 英尺宽的管道不是可以在工厂里建造、拖到海上再放入水中的东西。除了通过铁路或驳船运输管道的后勤挑战外，将它提升到正确的角度并放入合适的深度可能也是不可能的。相反，洛克希德将使用该公司最初为航天器建造而开发的技术在现场建造它。

这种制造工艺称为真空辅助树脂传递模塑，波音公司制造 787 梦想飞机时采用的基本工艺相同。VARTM 通常由玻璃纤维增​​强的聚酯或乙烯基树脂组成，洛克希德公司采用了定制比例（出于竞争原因他们不会透露），以满足冷水管的所有灵活性和稳定性要求。

“我们设计了一个系统，将这个过程垂直化，这样我们就可以泵出管道的各个部分，”迈耶说。为了制作一个部分，需要将织物和树脂倒入模具中，然后让其固化，就像混凝土一样。真空可以去除任何瑕疵和气泡，留下一个完美成型的管道。迈耶说，洛克希德将分段进行，具体尺寸尚待确定。

她说：“一段管道越长，就能越快完成整条管道的建设，但在处理成品段方面会存在一些实际限制。”

她补充说，建造这些部分所在的平台必须能够抵御风、风暴、洋流和其他现象，洛克希德将使用海上钻井行业开创的技术。

对于 10 兆瓦的发电厂，洛克希德公司正在建造一条直径为 4 米（约 13 英尺）的管道。对于全尺寸的 100 兆瓦发电厂，管道长度将为 10 米，即 33 英尺。管道的长度将由冷水的深度决定——在一些潜在的 OTEC 地点，冷冻水可能潜伏在 1,000 米深左右，而在其他地点，可能更浅。世界上有很多地方可以进行 OTEC，主要是在赤道附近。

顺便说一句，管道的建造还必须避免吸入海洋生物。寒冷的深水富含营养，但由于太暗，无法容纳密集的海洋生物种群——然而许多哺乳动物、鱿鱼和其他深海生物可能会游过进水口。美国环境保护署正在与洛克希德公司合作，确定最大进水速度，以便动物可以安全地游走，而不是被吸入管道。

最终，OTEC 工厂将对热带社区（如夏威夷、菲律宾等）或目前依赖进口化石燃料的海军基地大有裨益。洛克希德公司称，它可以取代或补充传统发电厂，提供大规模、基本负荷电力。但如果没有巨大的管道，它就无法发挥作用。