让风为我们“吹”出淡水与矿物

郝晓地

全球“口渴”中国“嗓干”

虽然地球表面71％的区域被水覆盖，但居住在这个星球上的人类却时时感到“口干舌燥”。原来，地球上存在的13亿立方千米～14亿立方千米的水中仅有2.8％是淡水，且这屈指可数的2.8％淡水资源中又有88％是以固体形式集中于冰川和冰帽之中的，只有剩下的12％才是人类可以利用的地表与地下淡水，其总量不过是地球水资源总量的0.34％。

目前，我国人均淡水拥有量为2400立方米，是全球平均量的1／4；而首都北京的人均水资源量才是全国平均的1／8(300立方米)，远远低于国际公认的1000立方米缺水线!缺水时代造就了“南水北调”这样浩大而又成本巨大的水利工程。然而，这样的调水工程并不会增加淡水资源的总量，只不过是对南北分布不均的水资源进行人工、时空再分布而已。要想绝对增加淡水资源总量，只有向海洋要水。的确，海水淡化目前已成为沿海国家一劳永逸地解决淡水资源的共识。作为人类水资源的终极目标，海水淡化越来越受到各国政府和有识之士的追捧。随着海水脱盐技术的发展，海水淡化工程在全球范围内的应用正方兴未艾，其工程规模和应用范围也日益扩大。

中东是世界上水资源极度匮乏的地区，为缓解水资源不足的窘境，以海水淡化为主的脱盐技术早在数十年前就得到了蓬勃发展。截止到2007年6月，中东地区以海水淡化为主的脱盐能力几乎已经占到全球脱盐总能力的3／4。一份2005年的报告指出，目前拟建、在建与已经投入运行的世界上最大的38座海水淡化工厂中，有35座便位于中东。其中，以色列、沙特阿拉伯以及阿尔及利亚等国是中东地区海水淡化工程应用的先驱；以色列海水淡化技术已经可使制水成本降至0.5美元／立方米～0.6美元／立方米。

在日本，已安装的海水淡化装置总生产能力已超过109万立方米／日；近年来，日本以平均每年新建一座生产能力为5万立方米／日～6万立方米／日的海水淡化工厂的速度发展海水淡化规模。此外，美国、英国、西班牙、法国、澳大利亚等国的海水淡化技术亦相当发达，已相继形成了海水淡化产业。美国加州本是严重缺水的地区，海水淡化已成为该州解决淡水资源的重要手段，目前美国一座最大的海水淡化工厂正在加州兴建，到2015年加州淡水供应中将有10％来自于海水淡化。英国目前海水淡化技术也正以8％～10％的年增长速度快速发展。澳大利亚在其西部城市珀斯已建立起一座生产能力为14万立方米／日的海水淡化工厂；另外一座更大的海水淡化工厂(生产能力为25万立方米／日～50万立方米／日)即将在东部城市悉尼完工。

我国对海水淡化技术的研究始于上世纪50年代。由于我国水价长期处于低位运行水平，制约了海水淡化技术的工程应用。截至2006年底，我国已建成海水淡化装置43套，淡水产量仅为15万立方米／日。其中，国外引进的9套技术设备产水量就占了70％，34套国有技术设备产水量仅占30％的份额。可见，目前我国海水淡化工程规模与国际水平相差较大。但是，我国自主研发的海水淡化设备可以将制水成本控制在5元／立方米左右，已接近国际最低海水淡化成本，至少与“南水北调”水价持平。

风能发电+海水淡化

在业已成熟的海水淡化技术中，反渗透已成为当今海水脱盐技术的主体，占据着全球应用的绝对市场。所谓反渗透，是利用一种只允许溶剂分子(水)透过而不会让溶质分子(盐份等)通过的半透膜，在海水一侧加压，强迫水分子通过膜到淡水一侧，从而水与盐份分离。遗憾的是，在反渗透海水淡化技术应用中需要靠消耗电能来维持设备的高压运行a所需电能固然可以靠目前以煤电为主的电力来提供，但是，燃煤发电一方面会“烧空”我们有限的煤炭资源，另一方面还会产生大量二氧化碳、二氧化硫而污染大气。毋容置疑，如果我们不采用像风电、汐电这样的清洁能源实施海水淡化，其后果将是以牺牲大气环境为代价!而事实上，我国拥有的3万多千米海岸线不仅仅是我们取之不尽、用之不竭的水资源宝库，同时也蕴藏着极为丰富的风力资源。

传统风力发电设备需要每秒大于6米的风速才适合经济发电。按此数字统计，我国可利用风力发电的地区约占国土面积的76％。日本最新研发出一种垂直轴风车可以利用各个方向的风，使风速达到3米／秒即可发电。按此风速计算，我国目前可利用的风力资源显然可以成倍地增加。

1999年欧洲风能协会的一项报告指出，全球风电发展在最近10年以近40％的速度飞速增长；至2002年，世界累计风电装机容量超过3100万千瓦；至2020年，风能将可提供世界电力需求的10％，同时在全球范围减少100多亿吨二氧化碳，排放。国际风电技术经过20年的开发已日臻成熟，商业化风电价格已经下降了85％，风电成本已从先前的20美分(1.40元)／千瓦时持续下降到目前的3美分(0.21元)／千瓦时。我国目前风电成本约在每千瓦时0.42元～0.72元之间，在没有优惠政策及补贴的前提下，尚无法与火力发电竞争。但随着2006年1月1日《可再生能源法》的实施，这一状况将会大为改观，必将带来风力发电的春天。

剩余盐液也不浪费

在海水淡化问题上一个不容忽视的问题就是如何处理被浓缩后的盐液(卤水)。大量向海洋中回排卤水势必导致局部海水盐分的增加，这显然会影响海洋生物的生长。因此，卤水回排在国际上已开始受到严格限制。实际上，卤水是一种十分有效的盐业进料。例如，传统晒盐方法便是通过海水水分自然蒸发后获取食盐。而被浓缩几倍的卤水如果用于晒盐，不就相当于提高了几倍的晒盐效率吗?其实，海水中所含3，5％的矿物质是大自然赐与人类的巨大财富。被浓缩后的卤水用于提取海水中的钾、镁、澳、氯、钠、硫酸盐这样的化学物质，比起简单晒盐将会具有更为广阔的应用前景。

理想的“零污染”

综上所述，一个以反渗透海水淡化为核心，上游并网风力发电，下游连接盐业化工这样一个三位一体的生态技术便应运而生。这样的生态技术以清洁风电作为动力去驱动反渗透海水淡化装置，在从大海获取淡水的同时又可以为下游盐业化工提供浓缩卤水。

风力发电、海水淡化、盐业化工三位一体的生态技术从各自单元看，相关技术已十分成熟。被集成后，集成技术除了“零污染排放”这一显著的生态效应外，其综合经济成本和效益显然也会比各单元独立核算时更具吸引力。也正因如此，上述澳大利亚的两座海水淡化工厂便采用了这一类似的理念，我国也有部分沿海城市开始尝试将这一全新理念的技术进行推广。

风不仅能解决我们的清洁电力供应，它更能为我们向大海索取淡水并提取矿物质创造生态技术条件，使已进入海洋时代的人类今后走上更加可持续的发展道路。今后，即使像北京这样的非沿海城市，饮用淡化的海水恐怕也不再是梦。这也定会有助于使全球目前正在“冒烟”的“喉咙”永远地湿润下来。