海洋电力有望带来可预测、可靠的清洁能源,也有一些诱人的目标可以开发。例如,彭特兰湾(Pentland Firth)隔开奥克尼群岛(Orkney Islands)与苏格兰北部沿海,估计可容纳60万千瓦的能源,因为大西洋涌向北海,就是在高潮时期。同样充满活力的潮汐,存在于新西兰,爱尔兰和加拿大。
有一些工作在利用海洋发电,但是仍然处于起步阶段。一系列广泛的设备和方法已经提出;许多已在受控条件下进行过测试,如海洋工程容器。有几个甚至已经一直做到海上测试。
波涛汹涌的大海中蕴含着巨大能量,但它们也是最苛刻的机器运行环境。潮汐发电是一个挑战,因为在低潮和涨潮之间,水面高度差别在世界各地变化很大。而且,无论潮汐能还是海浪能,你都要设计一台机器,可以应付这种环境,也要有办法,把电力从海洋传输到陆地。
这里显示的设备是最初的一种。早在1974年,斯蒂芬•索尔特(Stephen Salter)那时还是爱丁堡大学(University of Edinburgh)工程设计教授,他开发出的这种设备,可以漂浮,而且有一个组件,波浪从下面经过时会转动。这一运动会驱动高压油液压系统,推动油液通过涡轮机发电。
经过在容器中广泛测试,这种波形振荡设计,目的是要拴在深水中,就拴在“松弛”的绳索上,使它可以与海水一起运动;但是,目前被认为过于脆弱,难以在恶劣条件下长期使用。
使用同样的高压油压装置,就像塞尔特公司(Salter)的那种波形振荡设备,海蛇(Pelamis,根据一种海蛇物种命名)也开发出来了,那是20世纪90年代理查德•叶姆(Richard Yemm)开发的,他是爱丁堡海洋电力技术公司(Ocean Power Technology)的,现在,这家公司已更名海蛇波浪发电公司(Pelamis Wave Power)。
这种设备,大小如同一列地铁列车,包含一系列管子,用万向节固定在一起。海浪从下面经过,会使它围绕关节弯曲,这一运动会驱动液压泵以及安装在机舱内的涡轮机。
海蛇设备是第一款波能转换器,有助于商用电力生产,测试是在奥克尼欧洲海洋能源中心(European Marine Energy Centre)进行,它目前正在安装,就安装在世界上第一个商用海浪发电场,就在葡萄牙海上。
为了减少海浪发电的复杂性和成本,牡蛎公司(Oyster)的这种设备使波狼运动的利用与发电分离。不同于塞尔特公司的波形振荡装置或海蛇公司的装置,牡蛎公司的装置是要锚定在海底,相对接近岸边的地方,而不是漂浮在公海海面。
这种设备基本上是一个巨大的皮瓣。海浪经过上面时,皮瓣会打开和关闭。这种运动会泵动工作流体通过一个管道,到达陆上发电站,在那里驱动相同类型的涡轮机,这种涡轮机在世界各地都用于水力发电工程。
牡蛎公司的第二代设备,开发者是北爱尔兰(Northern Ireland)海蓝宝石电力公司(Aquamarine Power),而且是基于贝尔法斯特女王大学(Queen’s University Belfast)的研究,这套设备最近开始在欧洲海洋能源中心测试。海蓝宝石公司也在勘察俄勒冈州(Oregon)的波浪发电潜力。
这个装置的设计者是埃姆可再生能源公司(EM Renewables)的艾德•斯普纳(Ed Spooner),采用线性发电机,波浪会驱动“转换器”,转换器上有一组磁铁,会相对于周围的线圈转子上下移动。
要解决一个问题,就是缓慢的波浪运动只能产生小电流,为此,转换器上装上弹簧,而且被第二组磁铁约束。弹簧能量超过磁耦合能量时,转换器就会猛然弹下,产生一阵快速爆发电流。
世界上第一款商业运营的潮汐电力发电机,就是海原发电机(SeaGen),类似风力涡轮机。潮水转动两个水下双叶“螺旋桨”,进行发电。
开发者是英国布里斯托尔(Bristol)洋流涡轮机公司(Marine Current Turbines),它的原型设备有两个直径16米的转子,是安装在北爱尔兰(Northern Ireland)斯特兰福德湖(Strangford Lough)的狭窄入口。它产生1.2兆瓦,潮汐水流速度为每秒2.4米,而且洋流涡轮机公司声称,它每次潮水可以产生10兆瓦时。
开放水力公司(OpenHydro)的潮汐涡轮机设计为安装在海底。这种中心开放的设计,套管就是涡轮机,磁铁在叶片外缘,转动时会经过套管中的定片(stator)。
这家公司声称,这种涡轮机不需要油润滑,降低了它的维护成本。海洋生物可以游过中间的孔洞,这使它更有益于鱼类,胜过刀片设计。这款设备已在欧洲海洋能源中心测试过,而且在2011年初,4部16米宽的涡轮机安装在法国布列塔尼(Brittany)近岸海水中。
罗尔斯-罗伊斯公司(Rolls-Royce)是世界上涉足潮汐发电的最大公司。2009年,它收购了布里斯托尔的一家子公司,就是潮汐发电有限公司(Tidal Generation Limited),而且已开发出一种源自风力涡轮机的发电机设计,安装在海底。
这家公司正在测试一款500千瓦的发电机,就在欧洲海洋能源中心。迄今为止,罗尔斯•罗伊斯公司说,这款设备已输送100兆瓦时以上的电力,供给奥克尼电网。
好海浪水轮机
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