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1 # 汗青院
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2 # 劍輝38
目前的技術條件下,海洋能源只有海浪的能量具有開發價值,收集海浪能量的系統安置於海上平臺,在轉換海浪能量的同時起到保護海上平臺免受海浪危害的作用,令海上平臺可以極輕量化,降低成本的同時提高安全性,是可以實現海上殖民的技術。有興趣的朋友可以檢視《一種通用海上平臺》
目前的技術條件下,海洋能源只有海浪的能量具有開發價值,收集海浪能量的系統安置於海上平臺,在轉換海浪能量的同時起到保護海上平臺免受海浪危害的作用,令海上平臺可以極輕量化,降低成本的同時提高安全性,是可以實現海上殖民的技術。有興趣的朋友可以檢視《一種通用海上平臺》
海洋能源通常指海洋中可再生的自然能源,例如波浪能,潮汐能等。目前主要利用波浪能應用於發電技術。波浪能是由風把能量傳遞給海洋而產生的,它實質上是吸收了風能而形成的。能量傳遞速率和風速有關,也和風與水相互作用的距離有關。颱風導致的巨浪,其功率密度可達每米迎波面數千kW,而波浪能豐富的歐洲北海地區,其年平均波浪功率也僅為20-40kW/m。利用中國沿海海洋觀測臺站資料估算得到,中國浙江、福建、廣東和臺灣沿海為波浪能豐富的地區。波浪能比較其他能源有如下優點:一是分佈最廣;二是可再生,只要有太陽能的存在,即會產生風能,從而會不斷地產生波浪能;三是波能流密度最大,最高在某些地方可達到100kw/m,可利用程度非常高;四是潔淨無汙染;五是有按週期性變化的規律可循,從而為其標準化利用打下基礎;六是以機械能形式出現,是海洋能中品位最高的能量。
波浪能發電技術的研究由來已久,但是真正進入應用領域則應該追溯到 20 世紀 60 年代。最早開發利用波浪能資源的國家是法國,隨後歐洲其他國家相繼展開研究。目前,英國的波浪能利用技術處於世界領先水平。現階段較為成熟的波浪能發電技術主要分為三種類型:振盪水柱、振盪浮子和越浪技術。日本率先開發出航標用10W 波浪發電裝置,英國的 500kW 岸式波能電站已進入商業化階段,葡萄牙、瑞典、挪威、澳洲等國也已開發出較為成熟的波浪能發電裝置。
波浪能發電一般是利用波浪的推動力,使波浪能轉化為推動空氣流動的壓力(原理與風箱相同,只是用波浪做動力,水面代替活塞),利用海面波浪的垂直運動、水平運動和海浪中水的壓力變化產生的能量推動空氣渦輪機葉片旋轉而帶動發電機發電。波浪能發電系統一般包括能量採集系統和能量轉換系統,能量吸收裝置吸收波浪能並將其轉換成規則運動形態(如直線運動、圓周運動)的機械能,再透過能量轉換裝置將規則運動形態的機械能轉換成電能輸出。
中國現有的波浪能發電應用並不廣泛,相比於海上風電的發展,波浪能發電的潛力巨大,但是卻並未得到較為有力的支援和發展。原因是多方面的,面臨的挑戰和問題也是較為嚴峻的:
一是技術問題。深海海域的風浪條件一般較為劇烈,對於長期工作的波浪能發電裝置來說,風浪大意味著波浪能量大,從對波浪能的俘獲角度來看較為有利。但面臨著可能遭遇惡劣的海況,對裝置的材料和結構強度的要求很高。
二是成本問題。現階段波浪能的發電成本比常規熱發電要高出10倍左右,這也是阻礙波浪能發電市場化程序的重要因素之一。
三是工程問題。一方面,由於海洋環境的變幻莫測性,波浪能發電裝置所遭遇的海況也是瞬息萬變的,尤其是對深海海域風浪較大的海況下,波浪能發電裝置往往面臨著損壞的風險。另一方面海水的腐蝕性對裝置的材料耐腐蝕性要求較高,而在考慮方案的時候必須要統籌考慮各因素的影響,現階段還很難找到較為全面的方案。
總之,海洋佔地球表面積70%,集中了97%的水量,蘊藏著大量的能源,包括波浪能、潮汐能、海流能、溫差能、鹽差能等。其中,波浪能由於開發過程中對環境影響小且以機械能形式存在,是品位最高的海洋能。利用波浪能發電可為邊遠海島和海上設施等提供清潔能源,還可利用波浪能提供的動力進行海水淡化,從深海提取低溫海水進行空調製冷以及制氫等。波浪能是近期在海洋能源利用中研究最多的能源形式,因為其是海洋能蘊藏最為豐富的能源之一,隨著人類不斷的研究與試驗,波浪能的利用也一定會慢慢走向商業化的道路。