蘇格蘭奧克尼群島的海浪發電(圖)

蘇格蘭奧克尼群島的海浪發電(圖) 作者:夏強輝 來源:中國公眾科技網

-----------------------------------------------------------------------------------

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，正是在那裏，2003年10 月，一個世界上獨一無二的海浪發電試驗場問世了。 　　奧克尼海浪發電試驗場是世界上第一個專門為海浪發電研究和測試而建立的基地。在那兒，技術人員可以對各種海浪發電機進行測試，並可將海浪發電機產生的電能通過電纜輸到岸上，並入電網，最終出售給消費者。 　　風與海麵作用產生海浪，海浪能是以動能形式表現的水能資源之一。1977年，有人對世界各大洋平均波高1米、周期1秒的海浪進行推算，認為全球海浪能功率約為700億千瓦，其中可開發利用的約為25億千瓦，與潮汐能相近。海浪中蘊藏有如此豐富的能量，如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。 　　早在20世紀70年代，英國愛丁堡大學的工程師斯蒂芬•索爾特就發明了利用海浪發電的“愛丁堡鴨”海浪發電裝置。之後，世界上許多國家，如英國、日本、美國、加拿大、芬蘭、丹麥、法國等都在研究和試驗海浪發電，並相繼提出了數百種發電裝置設計方案。但是，由於這樣或那樣的技術問題，海浪發電研究一直沒有什麽大的突破。直到今天，在能源開發方麵，海浪能的利用仍然落後於風能和潮汐能的利用。 　　測試海浪發電機的成本很高，而且極其危險，是阻礙海浪發電研究和海浪能利用的重要原因之一。反複無常、變幻莫測的海洋既能產生巨大的能量，也能對機械裝置造成毀滅性的破壞。1995年，英國Wavegen公司在蘇格蘭附近海域雄心勃勃地建造起2兆瓦容量的“魚鷹”號海浪發電裝置，而“魚鷹”還未正式發電，就被強風暴所摧毀。惡劣的氣候和強大的風暴等自然因素還推遲了歐盟的海浪發電站建造計劃。在蘇格蘭西海岸的艾斯雷島上，Wavegen公司建造的500千瓦的“帽貝”海浪發電機已經向電網供電，這是目前世界上最成功的海浪發電裝置，然而它是安裝在海岸上的。根據海浪發電專家的意見，效率更高、能產生更多電能的海浪發電機必須是漂浮在海洋上的，而不是安裝在海岸上的。 　　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建立了奧克尼海浪發電試驗場。該試驗場中安裝有抗風暴的係泊設備和鎧裝電纜，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台海浪發電機，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。進一步說，在試驗場裏還有與電網相連的接入口，這樣一來，實驗測試用的海浪發電機在開始試驗時就可能為研製者帶來收益，從而降低了研製成本。 　　在奧克尼海浪發電試驗場中，所有進行測試的海浪發電機都配有“插座”。這些“插座”固定在海底的混凝土墩子上。並由多用途電纜連接岸上設備。多用途電纜包括1條能傳送23兆瓦電能的電纜和2條光纜，其中一條光纜用來將海浪發電設備的數據傳輸到岸上的控製室，另一條光纜將岸上的控製指令傳送給海浪發電設備。海底的水流衝擊力很強，如果電纜不加以特殊的保護，那麽電纜在與岩石不斷磨擦後就會遭到毀壞。為了保護好電纜，研究人員采用了鎧裝電纜，同時用沉重的混凝土護墊將其保護和固定起來。 　　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．而數據收集中心則在離海岸大約35千米的遠處。每個係泊位（插座）都由各自獨立的控製中心進行控製，各個公司可以在試驗場租用一個係泊位，然後通過互聯網在自己公司的辦公室內進行遙控操作。公司租用一個係泊位，每年要付一筆試驗費用，如果試驗中的發電設備運行良好的話，公司出售電能的收入將可以基本抵銷支付的試驗費用。 　　通過減少海浪發電機的試驗費用，歐洲海洋能源中心努力幫助開發者將他們美好的設想轉變為現實。眼下，既受到歐洲海洋能源中心試驗場設施的誘惑，又得到英國政府的資助，Wavegen公司開始了新的試驗。該公司計劃開發一種漂浮在海洋上的海浪發電機，並在2004年進行測試，其基本原理與“帽貝”海浪發電機相同，依靠海浪驅動氣動渦輪機發電。 　　奧克尼海浪發電試驗場的第一個用戶可能是“海蛇”。“海蛇”是英國海洋電力設備公司研製的一款海浪發電機的別稱。該公司正在利用歐洲海洋能源中心建造的750千瓦的“海蛇”海浪發電機的樣機。據說。“海蛇”的設計壽命為 15－20年，能經受住百年一遇的巨浪的衝擊。 　　索爾特說：“政治家和投資者不相信圖表上的數據，他們想要看到的是海浪發電機在海洋實際環境中的表現。紙上的設計不能打動和說服投資者。隻有當他們看到真實的東西時，他們才會慷慨解囊。而歐洲海洋能源中心的目標就是讓他們看到真實的海浪發電機。”