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海洋中蘊(yùn)藏著豐富的太陽熱能。太陽每年供應(yīng)給海洋的熱能大約有６０多功能萬億千瓦時(shí)，這樣龐大的能量，除了一部分轉(zhuǎn)變?yōu)楹Ａ鞯膭?dòng)能和水氣的循環(huán)外，都直接以熱能的形式儲存在海水中， 主要表現(xiàn)為海水表層和深層直接的溫差。通常情況下，海水表層的溫度可達(dá)２５－２８℃ ，而海平面以下５００米的深處水溫大約只有４－７℃，兩者相差２０℃左右，熱帶海洋的溫差更為明顯.
在赤道地區(qū)，接近海面的表面海水溫度在太陽照射下高達(dá)近30攝氏度，而水深數(shù)百米的深層海水溫度是5~10度。海洋溫差發(fā)電就是利用這一溫差進(jìn)行的。據(jù)佐賀大學(xué)海洋能源研究中心介紹，位于北緯40度——南緯40度的100個(gè)國家和地區(qū)都可以進(jìn)行海洋溫差發(fā)電.
火力發(fā)電和原子能發(fā)電是以熱能使水沸騰，利用蒸汽帶動(dòng)渦輪機(jī)，然后發(fā)電。作為帶動(dòng)渦輪機(jī)的蒸汽。海洋溫差發(fā)電是利用氨和水的混合液。與水的100度相比，氨水的沸點(diǎn)是33度，容易沸騰。
借助表面海水的熱量，利用蒸發(fā)器使水沸騰，用氨蒸汽帶動(dòng)渦輪機(jī)。氨蒸汽會被深層海水冷卻，重新變成液體。在這一往返過程中，可以依次將海水的溫差變成電力。
海洋溫差發(fā)電的原理是19世紀(jì)后半期由法國人想出來的。日本人上原從1973年開始進(jìn)行研究。為了高效地將海水熱量偉給氨，他開發(fā)了電容器板熱交換裝置，安裝在凝結(jié)器和蒸發(fā)器上。結(jié)果，他確立了海洋溫差發(fā)電中最高度的“上原循環(huán)”系統(tǒng)。
上原解釋說：“由于燃料是海水，燃料費(fèi)等于零。如果能夠提高系統(tǒng)效率、降低成本，就可以投入實(shí)用。”
上原等研究人員將表面海水放入特殊的真空容器里，使它迅速蒸發(fā)，然后用深層海水進(jìn)行冷卻，成功地使之變成了淡水。據(jù)測算，印度1000千瓦的海洋溫差發(fā)電設(shè)備一天可生產(chǎn)1.6萬瓶淡水。
海洋溫差發(fā)電的能源變換效率是3%~5%，比火力發(fā)電的40%低得多。但如果一臺發(fā)電設(shè)備的輸出功率達(dá)不到1萬千瓦的規(guī)模，每千瓦小時(shí)的發(fā)電成本就難以控制在可與其他發(fā)電方式競爭的10日元以下。
然而,美國工程師設(shè)計(jì)的一個(gè)16萬千瓦的海洋溫差發(fā)電裝置，全長450米，自重23．5萬噸，排水量達(dá)30萬噸。由于海洋能密度比較小，并且能源變換效率是3%~5%,很低.所以要得到比較大的功率，海洋能發(fā)電裝置要造得很龐大。而且還要有眾多的發(fā)電裝置，排列成陣，形成面積廣大的采能場，才能獲得足夠的電力。這是海洋能利用的共同特點(diǎn)。
由于海洋溫差能開發(fā)利用的巨大潛力，海洋溫差發(fā)電受到各國普遍重視。目前，日本、法國、比利時(shí)等國已經(jīng)建成了一些海洋溫差能電站，功率從100千瓦至5000干瓦不等。上萬干瓦的溫差電站也在建設(shè)之中。
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