利用海洋的力量發電 何時可以實現？

材料牛注：大海中蘊藏著大量的能量，從海洋中擷取能量也是有希望的，但是目前海洋能量的利用率極低，最大的挑戰仍是制造出性價比高的，既能承受惡劣的環境又能有效提取能量的設備。

如果你曾經在波濤洶涌的大海中努力穿過翻滾的船的甲板，或試圖迎著海灘上的浪花站起來，那么你應該曾感受過海洋的力量。

大海有太多的力量，所以我們有希望從海浪中獲取能量。對于國際廣播聽眾邁克爾·麥克法蘭來說，這個問題在他腦海中已存在多年。“我住在牙買加，我們從不遠離海洋...在這里發電主要是靠化石燃料，”他說。那么，為什么海洋不是邁克爾的家呢？

為了解決國際廣播項目Crowdscience的這個問題，首先要解決的就是語言問題。

海洋工程教授和英國普利茅斯大學COAST實驗室主任Deborah Greaves解釋說：“我們傾向于使用“海洋可再生能源”來描述波浪和潮汐能...在海洋環境中我們可以從海洋的運動中獲取能量。”

大型潮汐發電機已經存在于世界各地的特定位置——法國布列塔尼的La Rance河河口工廠于1966年開業，世界上最大的潮汐發電站位于韓國京畿道的Sihwa Lake，耗資3315億韓元（2.12億英鎊或2.63億美元）。目前費用是限制世界潮汐發電廠數量的一個因素。另一個限制因素是環境問題，因為一些具有特別強潮汐的地方同時也是敏感的生態系統，如河口。

還有一個細節尤其與聽眾邁克爾有關：所有在牙買加海灘看到過潮汐的人都是幸運的，因為在那里漲潮和退潮的機會都是很少的，可能只有幾厘米，而在世界其他地方可能一次就有數米高。

早期發展

這個項目意味著我們開始轉向波浪動力，正如格雷夫教授告訴我們的，這仍然處于早期發展階段。“另一方面，波浪能量涉及提取設備中的波浪能量運動，并且有大量不同的方法來實現這一點。”

在海上，我們并不能總是像在潮汐中那樣預測水的流動。海浪可以被風吹向各個地方，或從各個不同的方向相互作用。正是這種不規律性和差異性意味著能源可以以多種方式獲取，已經有成千上萬的專利注冊了各種不同的方法。

從設備各種各樣的名字中你就可以獲得一些想法，這些名字包括：傀儡，青蛙，強大的鯨魚，波浪輥，波浪龍，牡蠣和企鵝。后者在海中上下浮動像一個真正的企鵝——雖然它看起來有點像一個卡通塊奶酪——其中有些名字不完全具有代表性。

但是，除了這些多種多樣的優秀的名字外，最有可能產生電力的是什么呢——是波浪還是潮汐？ “從資源方面來說，波浪能有更多的潛力，因為潮汐資源往往位于沿海岸線的特定位置。但目前來說，它離進一步的商業開發還有很大的距離，”Deborah Greaves說。

在英國普利茅斯大學的沿海和沉積物運輸實驗室，Greaves教授監控了他們在巨型海洋波浪盆地測試的新波浪發電設備。這個設備長35米，寬15米，高3米，在沒有充滿水的情況下可以容納100多輛汽車。

海洋模擬器

它的一端有24個槳，可以單獨操作產生高度接近1米的波。這意味著各種波浪都可以產生——無論是你可能在海灘看到的波浪，還是各個方向不同大小不同時間的更多復雜的表面，這就是COAST團隊所謂的海洋狀態。

這么大的聲音只是實驗室條件下產生的——這不是一片開放的海洋，但它是波浪能量設備開始的地方。Deborah解釋說：“我們只能在這里達到一定的規模......只是為了真正了解設備是如何在海上工作的，了解在海洋環境中安裝并讓它生存的一些其他挑戰。所有這些事情，我們無法進行測試，但他們可以在海上進行大規模的測試。”

法爾茅斯灣的FaB測試就是這樣的地方。在一艘研究船上駛入大海一英里來說明了這個階段如何幫助波浪能量裝置開發商將他們的模型推向前進。

Johanning教授告訴我們，波浪能量設備的真正挑戰是生存的極端條件。“如果有可能，你會希望波浪平穩和規律。但是這不是真正的海洋，真正的海洋是另一片天地，你必須克服。我們可以設計模擬這些條件，但前提是要確保成本效率。”

延長線

“你可以認為Wave Hub是一個大的電氣延長線。我們有一條25公里長的電纜，非常粗，而且就在我們腳下沙子的下面，一直延伸進大海，另一端大約距離圣伊夫斯鎮10英里，”斯圖爾特說。

“從一定程度上來說波浪越大越好，但這些設備必須能夠存活下來...這是個好地方，有著很好的波浪資源，在這里我們可以連接到國家電網...在澳大利亞、西愛爾蘭、葡萄牙、法國、西班牙等其他地方也有非常好的波浪資源。”

那么他對聽眾邁克爾·麥克法蘭的問題“海洋的能量能為我們提供所有的電力嗎”又有什么看法？

“真是一個奇妙的問題！牙買加有很好的波浪資源。這就是一個良好的開端。但是什么時候實現？又是否能夠實現？

據估計，波浪能量是全世界所需能量的兩倍以上，然而，擷取這種天然不可預測的波浪能量資源是一個很大的挑戰，這些設備進入商業階段也需要一些時間，剛好在這個階段我們可以在世界各地部署它們。我們是否可以進入通過波浪能源為整個世界提供能量的階段？我必須絕對誠實地告訴你這真的不會發生。有估計說在英國可以有15-20％ 的能量源自波浪能源。”

所以，并不是所有的電都源自波浪能源。但是在未來島嶼社區仍然可以利用一些波浪能源，因為正如赫伯特先生說：“目前許多島嶼社區要么沒有從波浪中獲取能量，要么是從柴油發電機這樣的昂貴設備中獲得能量。”

邁克爾認為海洋提供了巨大的免費資源，這種想法是非常正確的。 但是，制造性價比高，能夠抵抗嚴酷環境，又能從變化莫測的波浪中獲得最多能量的設備是一個極大的挑戰。正如Stuart Herbert所說：“風力發電機已經存在了至少20年...波浪能量至少落后10年，所以我可以想象到10年后我們將看到大量商業設備，并能有效可從波浪中擷取能量。

原文鏈接：When will our electricity come from the sea?

本文由編輯部丁菲菲提供素材，王冰編譯，點我加入材料人編輯部。

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