日本開發(fā)波浪能渦輪機 1%沿岸能量可抵10座核電廠

波浪能是所有海洋能源中最不穩(wěn)定的能源，不過日本沖繩科學(xué)研究院(OIST)仍打算發(fā)展波浪能來發(fā)電。在日本，30%海岸線都放置大量消波塊和防波堤用四腳錐體塊來抵擋海浪侵蝕，OIST團隊玩轉(zhuǎn)巧思，選擇將渦輪機放置在這些關(guān)鍵海岸線前方當(dāng)作另一道墻，一方面可為日本生產(chǎn)額外電力送入電網(wǎng)，一方面也可以削減海浪直接沖擊沿岸的力量。OIST教授Tsumoru Shintake稱，“在1%海岸線安裝渦輪機就能產(chǎn)生約10GW能源，相當(dāng)于10座核電廠。”

波浪能是利用水的位能差、往復(fù)力或浮力產(chǎn)生的動力來發(fā)電。根據(jù)維基記載，雖然自從1890年來已有人嘗試使用波浪能，但商業(yè)上目前仍未被廣泛采用，2008年才有第一個試驗波浪能發(fā)電的商業(yè)電站在葡萄牙開設(shè)。波浪能發(fā)電與潮汐能發(fā)電和海洋環(huán)流發(fā)電不同，主要競爭對手是海上的離岸風(fēng)力發(fā)電。

《The Atlas》報導(dǎo)，目前全球有部署波浪能實驗項目的地區(qū)如夏威夷Azura設(shè)備、加州大學(xué)柏克萊分校的海底地毯、澳洲“人造氣孔”設(shè)備、直布羅陀的CorPower設(shè)備等。

夏威夷Azura設(shè)備為一種360度旋轉(zhuǎn)的浮動設(shè)備，能從垂直和水平兩方向提取動力波動;海底地毯的靈感來自泥濘海底的波阻效應(yīng)，加州大學(xué)柏克萊分校實驗表明，地毯能夠吸收超過90%的波浪能量;澳洲人造氣孔設(shè)備看起來則像人的側(cè)臉，海水從張開的嘴巴灌入后上升至中空的鼻腔，鼻腔中被擠壓的空氣再驅(qū)動渦輪機旋轉(zhuǎn)發(fā)電;直布羅陀的CorPower設(shè)備則安裝在碼頭上，將波浪的上升和下降轉(zhuǎn)換成流體壓力。

而日本的波浪能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(Wave Energy Converter，WEC)則和防波堤用四腳錐體塊并肩作戰(zhàn)，這些渦輪機放置在第一火線上，比如四腳錐體塊的前方或是珊瑚礁地形。由于從深海涌上淺海珊瑚礁的波浪會因“斷裂”產(chǎn)生極快速水流，渦輪機便在收集海浪能量的同時抵消浪潮直接沖擊岸邊的力道，減少日本沿岸受到的影響。

▲渦輪機與四腳錐體塊擺放示意圖(Source：OIST)

渦輪機本身設(shè)計成能承受極端海浪和惡劣天氣(比如臺風(fēng))，就像一朵花，直徑為70公分的5條旋轉(zhuǎn)葉片由柔軟材料制成，旋轉(zhuǎn)速度慢到足夠讓不小心被葉片掃過的海洋生物逃脫不受傷，支架結(jié)構(gòu)也靈活彎曲，以避免它們在大浪之下“剛極必折”。研究團隊估計，渦輪機的使用壽命長達10年。

▲日本OIST設(shè)計的渦輪機(Source：OIST)

雖然研究人員還沒有給出每個渦輪機能夠提供多少能量的確切數(shù)據(jù)，但是他們估計，“日本約30%的海岸沿線都放置了大量消波塊和四腳錐體塊，若每在1%海岸線地區(qū)部署渦輪機，就能獲得10GW能源，相當(dāng)于10座核電廠，產(chǎn)量非常驚人。”

WEC項目的下一步計劃將是試著安裝2個直徑35公分的模型渦輪機，首席研究員Tsumoru Shintake表示，希望200年后，這些渦輪機還是在海上安靜工作著。