利用波浪能發電的轉換器
【3根140米長的「紅色海蛇」,連接在葡萄牙北海面海床處的圓柱型波浪能轉換器,Agucadoura發電場的波浪能將會被轉化為電能。然後通過海底電纜中轉站,最終注入電網。
據報導,該設備將會產生2.2兆瓦的電能,這些電能足夠滿足1500個家庭的用電需求。波浪能發電站的最終目標是產生21兆瓦的電能。這項工程花費了約900萬,葡萄牙政府為此專門指定了「國家強制光伏上網電價」的政策對波浪能發電等可再生能源予以政策支持,「國家強制光伏上網電價」政策要求國家公用工程從更多家供應商處購得可再生能源。因此,波浪能發電站的積極支持者堅信波浪能在15年之內將會產生成本效益。
Agucadoura發電場只是葡萄牙政府可再生能源計劃當中的一小部分,該計劃同時還包括了世界上最大的風力發電場和世界上最大的太陽能發電場。葡萄牙政府希望到2020年之前,可以利用可再生能源產生國家用電總量的60%左右的電能。
波浪能發電是通過波浪能裝置將波浪能首先轉換為機械能(液壓能),然後再轉換成電能。這一技術興起於上世紀80年代初,西方海洋大國利用新技術優勢紛紛展開實驗。波浪能具有能量密度高、分布面廣等優點。它是一種取之不竭的可再生清潔能源。尤其是在能源消耗較大的冬季,可以利用的波浪能能量也最大。小功率的波浪能發電,已在導航浮標、燈塔等獲得推廣應用。
海浪是怎麼形成的海浪是以動能形式表現的海洋能之一,海浪來源於空氣和水表面溫度的不一致,太陽的熱量導致空氣溫度上升,而空氣溫度的上升創造了風。由海上的風推動海水,風與海面作用產生波浪,水面上的大小波浪交替,有規律地順風"滾動"著;水面下的波浪隨風力不同做直徑不同、轉速不同的圓周運動。但是在波浪中的物體並不隨著波浪移動,而是上下振動。雖然水分子們大多數還都停留在原位置,但波浪前進了。
人們利用海浪的歷史如何將海浪的動能轉化為電能,使製造災難的驚濤駭浪為人類服務,是人們多年來夢寐以求的理想。2個多世紀以來,發明家一直在尋求一種利用海浪發電的方法,在1799年,一對法國父子嘗試為一種可以附在漂浮船隻上的巨大槓桿申請專利,它可以隨海浪一起波動來驅動岸邊的水泵和發電機。但當時蒸汽動力偷偷的搶走了人們的注意力,然後這個想法就漸漸的黯淡最後只留跡在製圖板上了。兩個世紀前,油料禁運油重新刺激了海浪發電的設計,但他們最後還是因為油價下滑,把這個想法又扔進了廢紙簍。
1964年,日本研製成了世界上第一個海浪發電裝置—一航標燈。雖然這臺發電機發電的能力僅有60瓦,只夠一盞燈使用,然而它卻開創了人類利用海浪發電的新紀元。70年代末期,日本研製成了一種大型海浪能發電船,並進行了海上試驗。它能發出100~150千瓦的電能,而且具有遠離海岸的電力傳輸裝置。這艘發電船通常停泊在離岸3000米的海上,船長80米,寬12米,總重500噸,停泊海域的水深為42米,在船的內室裡,安裝了幾臺海浪發電裝置。英國90年代初期在蘇格蘭建成了一座發電能力為75千瓦的海浪發電站。英國是繼挪威、日本之後利用海浪發電的第三個國家。目前,世界上已有幾百臺海浪發電裝置投入運行,但它們的發電能力都比較小。
海浪能源與其他能源的比較可再生發電技術都是既不消耗任何燃料和資源,又不產生任何汙染的潔淨資源。不可避免的,人們嘗試把潛在的能源作一比較。風能雖然反覆無常,但是風卻是一種相對簡單的現象,利用與推動飛機的空氣動力學相反的原理,只要一些固定旋轉的裝置,捕獲它很容易且快速。也就是說用一個塔支撐著風扇旋轉,風扇的軸連接著發電機就可以了。
波浪比風的能量更集中,雖然風可以達到很高的速度,但海浪會比風更有力量因為水的密度是空氣的832倍。當波浪開始向前移動時,就是沉重且強有力的。海浪和潮汐提供了比風有其他方面的優勢。風是聲名狼藉的變幻無常,時而是上升氣流,陣風,逐漸減小的,時有時無的。海浪可以保持起伏,而且可以在三天前做出預報。潮汐非常的規律10年內的情況都可以預知。
現在,油價飛漲,波浪能發電技術上又逐漸的成熟,海浪能源可能最終被商業化運營。
背景資料: 奧克尼海浪發電試驗場在英國的蘇格蘭東北角,有一大片被稱作奧克尼群島的島嶼,它們附近的海域風急浪高,波濤洶湧,是海員談虎色變的地方。然而為解決一直困擾著海浪發電機設計和建造的各種問題,製造更先進的海浪發電機,歐洲海洋能源中心在英國政府的資助下,在2003年10月,世界上第一個專門為研究和測試而建立的海浪發電試驗場在這裡問世了。
在這兒,技術人員可以對各種海浪發電機進行測試。該試驗場中安裝有抗風暴的系泊設備和鎧裝電纜,使得安裝和測試海浪發電機變得方便而廉價。現在,在奧克尼海浪發電試驗場,歐洲海洋能源中心能同時安裝四臺海浪發電機,研究人員能夠同時對不同的海浪發電機進行直接比較,這樣就有可能挑選出最好的海浪發電機,從而以很低的成本產生出更多的電能。
海浪發電機所產生的電能先被送到岸邊的一對變電站,然後再被送入國家電網,並最終出售給消費者。而數據收集中心則在離海岸大約35千米的遠處。每個系泊位(插座)都由各自獨立的控制中心進行控制,各個公司可以在試驗場租用一個系泊位,然後通過網際網路在自己公司的辦公室內進行遙控操作。(尚力)