潮汐能二代系統(tǒng)改采分散化小型結(jié)構(gòu)以利裝設(shè)，可減少能源成本達(dá) 30%

對于近海與四面環(huán)海國家來說，潮汐能雖然是個(gè)具有發(fā)展?jié)摿Φ脑偕?a href="http://www.msthinker.com/" target="_blank">能源選項(xiàng)，但得先克服成本與海水侵蝕挑戰(zhàn)。近日西班牙馬德里理工大學(xué) (UPM)研發(fā)出新一代潮汐渦輪機(jī)與錨泊系統(tǒng)(anchoring systems)，可減少潮汐電廠整體成本 30%。

為了解決新型設(shè)備制造、安裝和修護(hù)成本高昂問題，UPM 海洋再生能源技術(shù)研究小組(GITERM)成員研發(fā)新設(shè)計(jì)與程序(procedures)來評估發(fā)電機(jī)的壽命成本，利用經(jīng)濟(jì)分析和模擬系統(tǒng)設(shè)計(jì)出更簡單與穩(wěn)固的錨泊，讓潮汐電站不會在深海中漂移。

有別于波浪能利用海浪動(dòng)能發(fā)電，潮汐能是從晝夜間的海水漲落獲得能量，并透過水位差來發(fā)電?？茖W(xué)家更認(rèn)為，潮汐能很有可能是海上再生能源下一趨勢。其中英國蘇格蘭已于 2017 年 9 月設(shè)備世上最大潮汐電廠，發(fā)電紀(jì)錄最高可達(dá) 700 MWh，其余歐洲國家與加拿大也正著手安裝潮汐能電站。

資料指出，80% 潮汐能潛力位置大多在水深 40 米處，第一代潮汐能如要裝設(shè)在海床上，得消耗大量建設(shè)成本，因此第二代潮汐能應(yīng)運(yùn)而生。團(tuán)隊(duì)為了讓設(shè)備固定于海底，且不被海流沖走，新一代潮汐能系統(tǒng)已加增錨泊與固定用電纜。

UPM 新型潮汐設(shè)備名為 GESMEY，渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子(rotor)尺寸已大大減少，第一代渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子原先大小可與陸上風(fēng)機(jī)比擬，如今已發(fā)展為多個(gè)轉(zhuǎn)子的潮汐能渦輪機(jī)，預(yù)計(jì)能源生產(chǎn)成本可降低 30% 左右。

▲ 業(yè)者 Atlantis 用于蘇格蘭的潮汐能渦輪機(jī)。(Source：Atlantis)

第一代潮汐能渦輪形狀與風(fēng)機(jī)相似，大多具有 3 個(gè)葉片與變槳系統(tǒng)，并擁有可根據(jù)潮汐變化轉(zhuǎn)移方向的偏航系統(tǒng)，渦輪機(jī)轉(zhuǎn)向角度最高更可達(dá) 180 度，看起來就像在海底旋轉(zhuǎn)的電風(fēng)扇，但渦輪機(jī)體型較大，海底裝設(shè)成本較高。而第二代渦輪機(jī)則是由多個(gè)轉(zhuǎn)子組成，透過電纜與海底錨泊系統(tǒng)連接，體型較小，更適合設(shè)備在深海中，不過官網(wǎng)并沒有提到發(fā)電效率與建造成本數(shù)據(jù)。

UPM 研究員 Amable López 表示，GESMEY 系統(tǒng)已獲得大學(xué)專利，也是全球第一個(gè)在海上進(jìn)行測試且能完全潛入水下的二代潮汐設(shè)備。且得益于成本分析系統(tǒng)，團(tuán)隊(duì)可評估多種設(shè)計(jì)方案并達(dá)成降低成本目標(biāo)，可望讓該潮汐能系統(tǒng)不管是在經(jīng)濟(jì)還是技術(shù)上都具有競爭力。

研究人員 José Andrés Somolinos 也指出，由于潮汐為可預(yù)測波動(dòng)，這項(xiàng)優(yōu)勢有助于潮汐能未來發(fā)展，團(tuán)隊(duì)也致力于提升潮汐能的商業(yè)可能性，盼望該技術(shù)未來有助于沿海與偏遠(yuǎn)地區(qū)經(jīng)濟(jì)成長與增添就業(yè)機(jī)會。新型程序設(shè)計(jì)已發(fā)布在《再生與永續(xù)能源評論(Renewable and Sustainable Energy Reviews)》。