日本开发波浪能涡轮机,1% 沿岸能量可抵 10 座核电厂

作者 | 发布日期 2017 年 09 月 26 日 9:00 | 分类 环境科学 , 能源科技
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【Technews科技新报】波浪能是所有海洋能源中最不稳定的能源,不过日本冲绳科学研究院(OIST)仍打算发展波浪能来发电。在日本,30% 海岸线都放置大量消波块和防波堤用四脚锥体块来抵挡海浪侵蚀,OIST 团队玩转巧思,选择将涡轮机放置在这些关键海岸线前方当作另一道墙,一方面可为日本生产额外电力送入电网,一方面也可以削减海浪直接冲击沿岸的力量。OIST 教授 Tsumoru Shintake 称,“在 1% 海岸线安装涡轮机就能产生约 10GW 能源,相当于 10 座核电厂。”



波浪能是利用水的位能差、往复力或浮力产生的动力来发电。根据维基记载,虽然自从 1890 年来已有人尝试使用波浪能,但商业上目前仍未被广泛采用,2008 年才有第一个试验波浪能发电的商业电站在葡萄牙开设。波浪能发电与潮汐能发电和海洋环流发电不同,主要竞争对手是海上的离岸风力发电。

《The Atlas》报导,目前全球有部署波浪能实验项目的地区如夏威夷 Azura 设备、加州大学柏克莱分校的海底地毯、澳洲“人造气孔”设备、直布罗陀的 CorPower 设备等。

夏威夷 Azura 设备为一种 360 度旋转的浮动设备,能从垂直和水平两方向提取动力波动;海底地毯的灵感来自泥泞海底的波阻效应,加州大学柏克莱分校实验表明,地毯能够吸收超过 90% 的波浪能量;澳洲人造气孔设备看起来则像人的侧脸,海水从张开的嘴巴灌入后上升至中空的鼻腔,鼻腔中被挤压的空气再驱动涡轮机旋转发电;直布罗陀的 CorPower 设备则安装在码头上,将波浪的上升和下降转换成流体压力。

而日本的波浪能量转换系统(Wave Energy Converter,WEC)则和防波堤用四脚锥体块并肩作战,这些涡轮机放置在第一火线上,比如四脚锥体块的前方或是珊瑚礁地形。由于从深海涌上浅海珊瑚礁的波浪会因“断裂”产生极快速水流,涡轮机便在收集海浪能量的同时抵消浪潮直接冲击岸边的力道,减少日本沿岸受到的影响。

▲ 涡轮机与四脚锥体块摆放示意图。(Source:OIST

涡轮机本身设计成能承受极端海浪和恶劣天气(比如台风),就像一朵花,直径为 70 公分的 5 条旋转叶片由柔软材料制成,旋转速度慢到足够让不小心被叶片扫过的海洋生物逃脱不受伤,支架结构也灵活弯曲,以避免它们在大浪之下“刚极必折”。研究团队估计,涡轮机的使用寿命长达 10 年。

▲ 日本 OIST 设计的涡轮机。(Source:OIST

虽然研究人员还没有给出每个涡轮机能够提供多少能量的确切数据,但是他们估计,“日本约 30% 的海岸沿线都放置了大量消波块和四脚锥体块,若每在 1% 海岸线地区部署涡轮机,就能获得 10GW 能源,相当于 10 座核电厂,产量非常惊人。”

WEC 项目的下一步计划将是试着安装 2 个直径 35 公分的模型涡轮机,首席研究员 Tsumoru Shintake 表示,希望 200 年后,这些涡轮机还是在海上安静工作着。

(首图来源:OIST

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