海洋变暖带来的意外好处及其影响 - 热泵能拯救海洋吗？海洋热浪时代的热循环转变

1. 海洋成为“巨大缓冲区”的结果

由于全球变暖，超过90%的多余热量被海洋吸收，1971年至2016年的平均吸热量达到200 TW — 相当于人类总一次能源需求的10倍。表层75 m的温度上升速度为每十年0.11 ℃。积累在海面下的热量频繁引发海洋热浪（MHW），对生态系统和渔业造成严重打击。

2. 不全是“坏消息”？

德国报纸 WELT（2025年7月26日刊）在〈Wärmepumpen – Das Meer erwärmt sich – das hat auch eine gute Seite〉中提出了“可以利用温暖的海水为城市供暖”的观点。海水即使在冬季也比空气具有更高的比热，保持稳定的2–10 °C。以此为热源，其COP（性能系数）比空气热源更高，噪音低，易于在城市区域安装。斯德哥尔摩的Lopsten海水HP（1986年投入运行）共有6台，总计180 MW，取水深度15 m，回水温度0.5 °C，已持续运作超过30年。

3. 最新项目与技术趋势

• 埃斯比约（丹麦） : 2025年6月投运，70 MW的CO₂制冷剂SWHP。与木质生物质炉和电锅炉混合，为2.5万户供暖。

• 哥德堡（瑞典） : 160 MW系统包含最大50 MW的单机HP，即使海水温度为3 °C也能提供80 °C的热水。

• 深层海水用于冷却的DWS–C : 在多伦多和夏威夷，夏季利用4 °C的深层水直接冷却办公楼，电力消耗减少90%。

近年来自然制冷剂CO₂和氨的采用成为主流。为应对海水腐蚀，结合使用钛制热交换器和反冲洗系统，盐害维护成本估算为年发电量的1–2 %。

4. 社交媒体的声音

• Reddit r/climate 的自动管理员强调“用电热泵替代化石燃料供暖”的个人行动重要性。

• RealClimate 论坛上，讨论认为“上层海洋的异常升温是警报，但应加速作为热量提取技术的SWHP”的积极讨论。

• 技术博客指出“将海水温度降低0.1 ℃需要数百 GW级别的规模”，同时也有声音认为“在特定区域可以有助于缓解沿海城市的热岛效应”。

5. 生态系统影响与法规

为了避免取水和排水引起的微小生物吸入或局部盐度变化，欧洲规定

• 取水口使用5 mm网眼

• 吸入速度≤0.15 m/s

• 排水处ΔT≤3 K。
  在示范阶段的生态监测中，未发现浮游生物数量显著减少，建议谨慎扩大规模。

6. 经济与政策展望

国际能源署（IEA）估算，到2030年将全球大型水热源HP容量从1 GW提升至8 GW，可以每年减少1.4 Mt的城市供暖CO₂排放。欧洲绿色协议设立了**“蓝色热能”补贴**，承担25%的安装成本（平均130 €/kW）。还重视其作为“热能大规模储电”的角色，以吸收非高峰期的可再生能源电力。

7. 在日本的应用可能性

东京湾和大阪湾冬季水温约为10 °C，浅水区结冰风险小。若与沿海区域的污水热利用结合，可以预期临海副都心的数据中心和集合住宅的去气化锅炉化。挑战包括①海域占用许可②海水浑浊导致的热交换器结垢③与可再生能源电源扩大的同步。国土交通省的港湾再生能源基金和GX联盟的示范项目已开始出现动向。

8. 未来的研究主题

1. 海水HP与淡水化（RO/MEH）工厂的废热整合

2. 与小型模块化核电（SMR）混合实现基础负荷热供应

3. 通过AI预测实现海洋热浪与热需求的同步优化运行

由 Froala Editor提供