新型波浪能發電已經準備好接入真正的電網

2021-01-19 IEEE電氣電子工程師

海洋波浪能量強大,且永不停歇。但與風能和太陽能不同的是,儘管海浪具有巨大的潛力,但它仍然是一種基本上尚未開發的可再生能源。一系列的項目正在試圖改變這一狀況,一些大型的原型試驗設備正在海岸線上安裝架設。


在夏威夷,海洋波浪能發電項目準備下個月連接瓦胡島的電網。749公噸的裝置最近被從俄勒岡州波特蘭拖到美國海軍波浪能試驗場,亮黃色浮標將在那裡接受一年的性能測試。該項目建立在十年的研究和幾個較小的迭代基礎上,包括一個四分之一比例的模型,在愛爾蘭的高威灣進行了三年的測試。


愛爾蘭浮標製造商海洋能源公司(OceanEnergy)執行長John McCarthy

說:「目前的困難在於開發一種能夠在海洋環境中生存的技術,這種能夠在海洋環境中經受考驗的技術面臨的挑戰非常大。


為了限制海水的影響,McCarthy的研究小組設計了一種將機械部件置於水面之上的裝置。「振蕩水柱(oscillating water column)」系統的特點是有一個半潛室,其中一個空氣囊被困在水柱上方。當波峰和水進入腔室,它迫使空氣向上,旋轉西門子子公司的渦輪系統發電。當水退去時,它會產生一個真空,吸入外部空氣並繼續驅動渦輪。


1.25兆瓦的浮標將停泊在60米深的泊位上,並應能經受大風和極端海浪的侵襲。一條海底電纜將把它連接到夏威夷電網,該電網仍主要依靠進口石油運行。


美國造船公司Vigor Industrial的Tom Hickman說,大約100人在波特蘭天鵝島造船廠歷時14個月建造了浮標。工人將鋼板切割、成形、焊接成三大塊,形成L形船體,然後安裝機電部件。10月的一個清爽的早晨,公司領導和政要們舉行了竣工儀式,幾天前,一艘拖船將浮標拖上哥倫比亞河,穿過太平洋。


Vigor的項目經理Tyler Gaunt說,他為成功完成這個項目感到驕傲,因為大規模地建造這樣的原型設備,面臨的困難前所未有,需要在相對較緊的期限內不斷地解決問題。例如,通常用於船體內部的支撐鋼「加強筋」位於浮標的外部,以避免在氣室中產生阻力。


「這基本上與我們通常建造一艘船的方式相反,」他在船廠說。


根據歐洲海洋能源公司(一個與海洋能源公司沒有聯繫的行業組織)的數據,2010年至2018年,全球部署了大約19兆瓦的「波浪能轉換器」,不過一些設備在試驗後已經退役。大部分項目都在英國和西歐,其他設備則部署在中國、澳大利亞、紐西蘭和美國。


波浪能是利用海洋自然特徵潮汐、風、水溫、鹽度並能提供大量清潔電力的幾種技術之一。美國能源部的一項估計顯示,美國海岸外的波浪理論年發電量約為2.64萬億千瓦時,相當於美國2018年發電量的約三分之二。這種資源在高緯度地區非常豐富,那裡較冷的溫度和微弱的陽光使得在某些月份裡很難使用其他可再生能源。


太平洋海洋能源中心(Pacific Marine Energy Center)聯合主任、俄勒岡州州立大學(Oregon State University)副教授太平洋海洋能源中心(Pacific Marine Energy Center)聯合主任、俄勒岡州州立大學(Oregon State University)副教授說:「風能和太陽能在陸地上非常便宜,無處不在,但這些技術存在挑戰。在有非常積極的脫碳計劃的地方,我們將需要所有的可再生資源來真正開始減輕我們對氣候的影響。」


海洋技術在實現商業規模方面仍然面臨重大障礙。目前尚不清楚旋轉的渦輪機和旋轉的葉片將如何影響野生動物。支持性的基礎設施,如海上電網連接,並不是很普遍。許可和許可程序必須首先確保設備不會妨礙商業捕魚、觀鯨或其他活動。


這篇文章發表在2019年12月的印刷版上,標題是「新型波浪能發電終於接入電網了(At Last, Wave Energy Tech Plugs Into the Grid)」。


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