无论是否到过海边,我们都知道海浪的力量是十分巨大的。如果发生地震,海啸引发的巨浪更是骇人。多年以来,人们都企图利用海浪的力量来发电,但是都没有取得很理想的效果。最近,美国研究人员提出了一种海浪发电船的设想,认为这种方法可以让海浪发电逐步得以推广。
早在30年前,就有美国研究人员对全球的海浪能加以研究,推算的结果是全球海浪能功率约为700亿千瓦,其中可以利用来发电的海浪能高达25亿千瓦。如果真的都能加以利用,可为数亿人提供电能。中国沿海的海浪能约为每米20–40千瓦,总能量达1.7亿千瓦。
其实,早在100年前,法国人波拉岁奎就利用特制的装置从海浪中获得了电能。然而,100年过去了,海浪发电依然止步不前,还是处于研究阶段,没有进入商业开发阶段。100年的时间里,多个国家的研究人员提出了数百种海浪发电方案,最终都因这样那样的技术问题而没有什么突破。与此同时,起步较晚的海上风能发电和潮汐能发电都进入了大规模应用阶段。
海浪发电的推广为什么这样难?主要是输电问题,因为海浪发电不像潮汐发电那样可以沿着海岸线铺设电缆。要把广袤海洋中的海浪能利用起来,需要安装大量的发电装置,并在海底铺设大量的电缆用于输电。铺设电缆造价十分昂贵,而且也容易在地震时被损毁。此外,大量铺设海底电缆和安装海浪发电装置,对海洋生态环境的负面影响十分巨大。
为了克服现有各种海浪能发电的问题,美国波士顿大学的研究人员安德雷·夏伦等人决定改变思路,不再把发电装置固定在海洋中,而是采用可移动的发电船。按照安德雷的设想,这艘船长50米,宽15米。发电船可以根据风向和风力大小驶向一个合适的位置,利用那里的海浪发电。如果遭遇恶劣天气,发电船可以随时返回港口避免损失,十分灵活机动。
海浪发电船安装的发电设备有两种,一种是浮球式发电设备,海浪推动浮球上下移动,从而带动发电机发电;一种是涡轮式发电设备,海浪推动涡轮机旋转,从而带动发电机发电。发电产生的电能储存在巨大的电容中,一旦电容充满电,船就驶到港口,把电输送到公共电网。由于海上的波浪24小时都有,可以连续不断地发电;而且它的电能储存在电容里,因此可以选择在用电高峰期释放电能到公共电网中,缓解当地的用电压力。
每艘海浪发电船平均发电20小时就可充满电,所获电能为2万度。若是多艘发电船轮流发电,沿海的居民靠海浪就可以满足用电需求。安德雷目前已经制造出一个小型的发电船进行试验,发现它的发电成本比较低廉,大约是每度0.15美元,而风力发电的成本为每度0.15–0.24美元,太阳能的发电成本是每度0.30美元。
利用海浪发电船发电的好处是很明显的,它不会对海洋环境带来不良影响,发电设施也不会因为飓风和地震等自然灾害而受损。安德雷还表示,这种发电思路还可以用到其他船只上,因为目前不少船只还是靠燃油发电来满足船上的用电需求,十分不环保。如果现在的船只把海上的风能、太阳能、波浪能、温差能等多种清洁能源结合起来,可以逐步摆脱对石化能源的依赖。
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