创新

为什么波浪能作为能源远远落后

研究人员长期以来,来自海浪的权力可能是作为可再生能源的主要贡献。但是,一系列挑战,包括设计设备捕捉波浪的能量的难度,已经走向了从海中发电的努力。

这并不难以想象风能看起来像是这样 - 到目前为止,我们都看到了耸立了景观的高耸涡轮机。太阳能和面板也是如此屋顶上蔓延全世界。但是还有另一种形式的可再生能源,有量的数量,这并不是真正打电话给思想一切:波电技术是什么样的?

在过去十年中,风和太阳能发布了两大,因为成本迅速下降,气候变化的威胁已经清楚地从化石燃料中过渡。同时,无数研究得出的结论是,波浪能——在较小的程度上,潮汐能——可以对整个能源图景做出巨大的贡献。但是,尽管该行业取得了停滞不前的进展,专家们一致认为,它仍比其他形式的可再生能源落后几十年,甚至需要大量的资金和研究才能迎头赶上。

在由美国洛克希德Martin Corporation和Victoria Wave Partners of Australia开发的Wave Energy安装,将部署澳大利亚海岸的类型的波浪力量浮体。该企业将创建世界上最大的波能源项目,一个62.5兆瓦的安装,可以为10,000所房屋产生足够的力量。浮标从波浪的上升和落下来产生电力。

澳大利亚海岸附近的一个大型波浪发电装置将使用这种类型的发电浮标。海洋动力技术公司

现在没有商业尺度波功率操作,虽然是小规模的安装2008年和2009年葡萄牙的海岸运营。今年2月,美国公司巨头洛克希德·马丁公司宣布成立一家合资企业,以创建世界上最大的波浪能项目62.5兆瓦的安装计划在澳大利亚海岸这将为1万个家庭提供足够的电力。苏格兰被大西洋和北海的汹涌海水所包围,已经成为波浪能研发的一个热点,政府去年批准了在设得兰群岛安装一个40兆瓦的波浪能装置。

但一个主要的挑战已被证明是驾驭波浪能量的复杂性,这导致了一系列的设计,包括扭动蛇形衰减器,胸部浮标,甚至设备谨慎地安装在海底上的利用压力的差异当一波经过。一些设备在现场产生电能,然后通过海底电缆将其传输到岸上,而另一些设备在将波浪的机械能转化为电能之前将其传递到陆地上。这些截然不同的概念中,哪一个会成为赢家还远不清楚。

“我们甚至可能还没有发明出最好的设备,”他说罗伯特脱粒机他是华盛顿大学的一名研究人员国家可再生能源实验室

从技术角度来看,在海洋上作业比在陆地上作业困难得多;例如,建造海上风力发电设施往往比建造陆上风力发电场要昂贵得多。海水对设备来说是一个不利的环境,海浪本身也为能量收集提供了挑战,因为它们不仅会滚过设备,还会在混乱的海洋中上下起伏或从四面八方汇聚。这为能量捕获提供了诱人的机会,但对优化设计是一个挑战。

弗吉尼亚理工大学的研究助理乔治·哈格曼(George Hagerman)说:“我想乐观一点,但我认为现实情况是不可能的。高级研究所而且是美国能源部的评估部波能量的潜力。“你已经在海洋中工作的所有成本问题海上风说明了然后你就有了(一种能源)转换技术,似乎没有人确定一种设计是坚固、可靠和高效的。对于风,你利用能量作为风速的函数。在波能中,你不仅要知道波的高度,还要知道波的周期,所以这就变成了一个更复杂的问题。”

波动力专家之间的主题是波能量是风能三十年前的波动力。

波动力专家之间的重复主题是波能量是风能三十年前的波动。当时,工程师没有解决风力涡轮机的最佳设计,但随后的研究已经产生了高度复杂的涡轮机设计。随着波浪力量,一些研究发生在20世纪70年代阿拉伯石油禁运后,但随后政府和商业研究和发展与风能和太阳能相比,波浪力量剧烈。

就像任何一种能源一样,更广泛应用的根本障碍是成本。到目前为止,波的能量场是到处都是小公司在力所能及的范围内获取少量的政府资金。据许多专家说,在波浪发电真正发挥作用之前,它可能需要一些大公司的参与,如通用电气或西门子(两家主要的风力涡轮机制造商)。这些公司可能在投资前等待技术自行解决,这在任何新兴领域都是常见的困境。

尽管这一媒介面临着固有的挑战,但该行业仍在缓慢发展。有一些小型波浪农场和试点项目,包括Pelamis波浪发电公司的第一个波浪发电厂远离葡萄牙北部海岸。该公司已兆瓦鳞片波农场计划,而其他人,喜欢海洋电力技术,继续部署测试设备,以提高基于浮标的技术。

澳大利亚公司卡内基浪潮计划委托一个“商业规模”的安装今年晚些时候在珀斯附近,使用一艘完全淹没的潜艇设备它利用波浪能将水抽到岸上转化为电能。有迹象表明,大公司的收购正在开始,洛克希德马丁公司的澳大利亚项目就证明了这一点,该项目将使用一种浮标技术,利用波浪的涨落发电。

另一个公司,M3波该公司计划安装一个新设备就在俄勒冈海岸附近。M3将使用基于压力的设备,坐在海底上的视线。随着波浪通过它,装置内的空气被从一个腔室变动到另一个腔室的压力变化,旋转涡轮机以产生电力。

到目前为止,发电能力只有几兆瓦的项目实际上已经进入了水中,但专家们说,在取得实质性进展之前,行业不需要固定在一个设备上。

“如果我们最终发现的那样,我不会感到惊讶,我们将有一个我们在更深的水中使用的设备,以及我们使用更近岸的设备,”贝琳达板条他是俄勒冈州立大学(Oregon State University)的教授西北国家海洋可再生能源中心

改进这些技术的过程正在进行中。这欧洲海洋能源中心在苏格兰的奥克尼群岛,允许公司将他们的设备连接到现有的基础设施和电缆,以测试他们的发电能力和发现问题。巴顿说,她在俄勒冈州立大学的研究中心正在审批一项对应测试中心这将使公司能够连接到现有的电网进行测试。

太平洋西北部和阿拉斯加可能会垄断美国首批海浪项目。

这两个测试地点的选址并非偶然,因为它们位于以能量波闻名的海域。太平洋西北部和阿拉斯加可能会垄断美国的第一代波浪发电项目,而在欧洲,英国——尤其是苏格兰——正大力发展波浪能源。英国政府表示,该国可能会得到同样多的补贴75%它对海浪和潮汐的能量需求的结合;与此同时,美国能源部(U.S. Department of Energy)估计,美国的波浪能产生同样多的电能每年1170太瓦时这相当于美国总用电量的四分之一以上。

美国国家可再生能源实验室的长谷人说,波浪发电的第一个市场很可能是在像阿拉斯加这样的偏远地区,那里的能源很昂贵,因为依赖柴油等昂贵的进口燃料。“一些岛屿社区对此很感兴趣,”斯泰勒说。

随着该行业开始开发更大的项目,并继续测试无数的设备以寻找最佳设计,这是否意味着波浪能最终将走上正轨,就像25年前的风能一样?

杰森·布希俄勒冈波浪能源信托基金这是一个致力于推动该行业发展的非营利组织。该组织表示,不可能把风能或太阳能的经验应用到不同的技术和时间段,因为存在太多的可变因素,比如天然气的价格或最终通过的碳排放税。

“在我看来,最大的问题是失败的价格碳,”布希说。“只要我们拒绝将温室气体的成本内化,那么我们正在玩一个不展开的播放领域。”

尽管如此,他认为,他认为稳定的技术进步将导致大量的网格连接波力通过2035年。“在10年的过程中,我们从甚至远程可行的零波能源技术都消失了在水中有几个,并在商业活力的尖端上,“BUSCH说。“我们正在进行一些非常好的进展。”


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在位于苏格兰奥克尼群岛的欧洲海洋能源中心(EMEC)的比莉克罗试验场,由Pelamis波浪动力公司设计的机器在海上运行。波浪能开发人员面临的一个主要挑战已被证明是驾驭波浪能的复杂性,这导致了一系列的设计。
Pelamis波浪发电装置已经在葡萄牙和其他地方的一个波浪场使用。Pelamis机器面向海浪的方向,处于半水下状态。当波浪沿着机器的长度滚下并在水中弯曲时,液压动力系统将能量转化为电能。
Pelamis波浪能器农场的示意图,其半埋网装置被束缚在海底并通过电缆连接到陆地。波浪能源部署远远落后于太阳能和风力的落后,但是来自波浪的支持者或发电说,它将成为未来几十年可再生能源的主要来源。
在苏格兰奥克尼群岛的欧洲海洋能源中心试验场铺设电缆。该中心允许波浪发电公司将他们的设备与现有的基础设施和电缆连接起来,以测试他们的发电能力,并发现他们的技术存在的问题。

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