波浪能可能無(wú)法在下一次的評(píng)估中占有一席之地。但相關(guān)產(chǎn)業(yè)必將在經(jīng)濟(jì)效應(yīng)和環(huán)境保護(hù)兩個(gè)方面獲得雙豐收。

英國(guó)斯特蘭福特灣，海流汽輪機(jī)公司的潮汐能發(fā)電轉(zhuǎn)換器正在利用水下葉片發(fā)電。

從理論上說(shuō)，海洋中蘊(yùn)含的能量能夠滿足全球的需求。海洋提供的電能比風(fēng)力發(fā)電和太陽(yáng)能發(fā)電更可靠，且不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。此外，從海洋中獲取能量有地理優(yōu)勢(shì)，因?yàn)槿蚣s有44%的人口居住在距海岸線150公里的范圍內(nèi)。盡管潛在的環(huán)境影響還有待進(jìn)一步調(diào)查，但許多研究者認(rèn)為海洋是比風(fēng)更理想的能量來(lái)源。

不過(guò)，相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展還很緩慢，雖然有大量設(shè)備被設(shè)計(jì)出來(lái)，卻沒(méi)有一樣能夠在競(jìng)爭(zhēng)激烈的能源市場(chǎng)中占有一席之地，且只有極少數(shù)能夠長(zhǎng)時(shí)間在惡劣的海洋環(huán)境條件下持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。

過(guò)去10年來(lái)，12家該領(lǐng)域龍頭企業(yè)投入海洋能量研究的經(jīng)費(fèi)總額在7.35億美元左右，但仍未能從潮汐和波浪中獲得能量。事實(shí)上，從海洋中獲取能量的成本在當(dāng)前仍是最高的。

但是，海洋能量終將獲得極大發(fā)展，研究人員對(duì)此沒(méi)有任何疑問(wèn)。去年，一家英國(guó)倫敦市的咨詢公司彭博社新能源財(cái)經(jīng)預(yù)測(cè)，到2020年，將有22個(gè)潮汐項(xiàng)目和17個(gè)波浪項(xiàng)目完工。

潮流轉(zhuǎn)換

每天2次，每次有約3.5億立方米的潮汐海水經(jīng)過(guò)一條狹窄海峽進(jìn)入英國(guó)斯特蘭福特灣，然后流回大海。海灣中有一座高塔，其基座被牢牢地固定在海峽底部，一對(duì)16米長(zhǎng)的螺旋槳安置其上。

流經(jīng)高塔的海水速度奇快，達(dá)每小時(shí)555公里，推動(dòng)著螺旋槳旋轉(zhuǎn)，最快可達(dá)每分鐘15轉(zhuǎn)，產(chǎn)生的電能可達(dá)1.2兆瓦。這一成就吸引了工業(yè)巨頭——德國(guó)慕尼黑市西門子公司的興趣，并于2012年接手了裝置的運(yùn)營(yíng)。但潮汐項(xiàng)目的增值前景并不樂(lè)觀，因?yàn)樗⒉皇且粋€(gè)能立刻獲得收益的產(chǎn)業(yè)。

能量波動(dòng)

波浪中蘊(yùn)含巨大的能力，但是開(kāi)發(fā)出能穩(wěn)定提取能量且能在惡劣環(huán)境下持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)器卻是一項(xiàng)極為艱巨的挑戰(zhàn)。許多公司已經(jīng)設(shè)計(jì)出各種類型的機(jī)器，從自由擺動(dòng)葉到能把搖動(dòng)船只的能量轉(zhuǎn)化為圓周運(yùn)動(dòng)能量的回轉(zhuǎn)儀設(shè)備。每一種機(jī)器都有自身的優(yōu)勢(shì)，但CarnegieWaveEnergy公司位于澳大利亞的梭式浮標(biāo)項(xiàng)目將目光從海水表面轉(zhuǎn)移到海水之中。

海床泵與海面上的發(fā)電設(shè)備之間有長(zhǎng)達(dá)3000米的連接設(shè)備相連，并隨著波浪推動(dòng)著浮標(biāo)上下浮動(dòng)。整套設(shè)備像風(fēng)笛一樣，不斷聚集壓力然后再平穩(wěn)地將壓力釋放生成電能。同樣的設(shè)備總共有3部，每部的發(fā)電量可達(dá)240千瓦。該公司曾于2011年在相同海域?qū)εf型號(hào)機(jī)器進(jìn)行測(cè)試，其發(fā)電量只有新型號(hào)的1/3。該公司首席運(yùn)營(yíng)官GregAllen透露，第一款商用型號(hào)最早將于2018年面世。

英國(guó)愛(ài)丁堡市海蛇波浪發(fā)電公司走上了另一條道路。該公司將5個(gè)漂浮于海面的浮標(biāo)相互連接，隨著波浪像蛇一樣上下浮動(dòng)。每一段浮標(biāo)的運(yùn)動(dòng)都是獨(dú)立的，并且每一個(gè)組成部分的液壓泵都能將運(yùn)動(dòng)帶來(lái)的能量輸送到船上的發(fā)電設(shè)備上。目前，該公司已經(jīng)在奧克尼島附近的測(cè)試點(diǎn)完成了一對(duì)發(fā)電量為750千瓦的發(fā)電設(shè)備的測(cè)試，并為液壓泵添加能降低內(nèi)部磨損和撕裂的新元件。

此外，該公司還在研究新算法，以便讓整套發(fā)電設(shè)備更好地適應(yīng)液壓泵并最大化發(fā)電量。雖然有很多成就，但是對(duì)波浪能的利用仍不具有商業(yè)價(jià)值，其中一個(gè)原因就是沒(méi)有一套設(shè)備能在抵御惡劣海洋環(huán)境的同時(shí)穩(wěn)定供電。

綠色設(shè)備

相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展還受到眾多監(jiān)管部門的制約，主要集中在風(fēng)力渦輪機(jī)對(duì)周圍生態(tài)的影響上。在進(jìn)行海上測(cè)試前，研究者必須配置專門的觀察員，一旦發(fā)現(xiàn)有海豹接近測(cè)試地點(diǎn)，觀察員必須立刻切斷電源。此外，出于對(duì)海底渦輪機(jī)會(huì)對(duì)虎鯨造成傷害的擔(dān)憂，愛(ài)爾蘭都柏林市OpenHydro公司所設(shè)計(jì)的項(xiàng)目測(cè)試很難在美國(guó)西雅圖市附近的普吉特海灣如期進(jìn)行。

緬因大學(xué)奧羅諾分校魚類生物學(xué)家GayleZydlewski說(shuō)，她在海洋可再生能源潮汐電機(jī)組附近只能監(jiān)測(cè)到有限的魚類活動(dòng)。她認(rèn)為魚類很可能會(huì)主動(dòng)避讓渦輪機(jī)，但她希望了解：當(dāng)同一海域安置不止一套發(fā)電設(shè)備時(shí)魚類會(huì)有怎樣的反應(yīng)。她的研究小組仍在收集基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，目的在于改善其研究模型。

其他研究者也在實(shí)驗(yàn)室中忙碌。美國(guó)能源部的生物學(xué)家將魚類置于與發(fā)電裝置電纜周圍海洋環(huán)境相似的電磁場(chǎng)中進(jìn)行觀察。研究結(jié)果顯示，魚類并沒(méi)有受到永久性傷害。以普吉特海灣的虎鯨為例，華盛頓州里奇蘭市西北太平洋國(guó)家實(shí)驗(yàn)室和新墨西哥州阿爾伯克基市桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室能源部門研究人員提出了一個(gè)最壞的設(shè)想：假如一頭好奇的虎鯨不小心把頭夾在渦輪機(jī)中又會(huì)怎樣呢？

該小組測(cè)試了多種用于模擬鯨魚皮膚的橡膠材料，并制作了一個(gè)模型用于更好地了解渦輪機(jī)扇葉對(duì)虎鯨造成的傷害。去年，科學(xué)家利用一頭死后被沖上岸的鯨魚為原料，通過(guò)電腦斷層攝影掃描鯨魚的頭蓋骨來(lái)尋找鯨魚脂肪和皮膚的薄弱點(diǎn)，并利用這些弱點(diǎn)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ汀Ｋ麄冞€提取了一些鯨魚的皮膚，用于測(cè)試其強(qiáng)度。

于1月發(fā)表的研究報(bào)告的要點(diǎn)在于，若一頭虎鯨迎頭撞上一片渦輪機(jī)的扇葉，那么它很可能只會(huì)受到一點(diǎn)小擦傷。該研究領(lǐng)導(dǎo)者、西北太平洋國(guó)家實(shí)驗(yàn)室海洋生物學(xué)家AndreaCopping說(shuō)：“當(dāng)鯨魚撞到發(fā)電船時(shí)，只有額骨斷裂時(shí)才有可能死亡，而碰撞的力量根本不足以讓這種事情發(fā)生。”該小組提交的在普吉特海灣進(jìn)行渦輪機(jī)測(cè)試的申請(qǐng)已于3月20日被聯(lián)邦能源管理委員會(huì)批準(zhǔn)。

Copping還領(lǐng)導(dǎo)了一個(gè)國(guó)際合作項(xiàng)目，將所有關(guān)于潮汐能與波浪能的環(huán)境研究整合在一起。該項(xiàng)目的目的在于：找出最可能產(chǎn)生的影響，然后集中精力解決問(wèn)題。第一份報(bào)告于2013年1月發(fā)表，專注在以下3個(gè)領(lǐng)域：動(dòng)物的相互作用、渦輪機(jī)噪音，以及從海洋系統(tǒng)中提取能量和降低海水流動(dòng)速度的后果。到目前為止，報(bào)告稱沒(méi)有證據(jù)顯示相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展會(huì)對(duì)海洋生物和海水流動(dòng)產(chǎn)生重大影響，但大型設(shè)備的影響目前還難以預(yù)測(cè)。

噪音影響比較難以解決。研究者已經(jīng)對(duì)獨(dú)立設(shè)備進(jìn)行了精細(xì)測(cè)量，在被困在設(shè)備中24小時(shí)后，魚類除了受到一些皮外傷之外，噪音對(duì)它們的影響就如同年輕人參加搖滾音樂(lè)會(huì)一般，Copping認(rèn)為魚類可以忍受這種程度的噪音。但是，成套設(shè)備的長(zhǎng)期影響難以預(yù)測(cè)，因?yàn)樗鼈儺a(chǎn)生的不僅是噪音，還有對(duì)海水流動(dòng)的影響。適度噪音能夠驅(qū)使動(dòng)物遠(yuǎn)離機(jī)器，但是如果噪音太高將對(duì)鯨魚以及其他依靠聲音通訊的動(dòng)物造成影響。

開(kāi)發(fā)者、研究者和環(huán)保主義者都認(rèn)可的一點(diǎn)是：為了更好地了解相關(guān)產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境影響，需要在海上布置更多機(jī)器。彭博社的McCrone認(rèn)為，由于缺乏商業(yè)利益以及一些項(xiàng)目的終止，波浪能可能無(wú)法在下一次的評(píng)估中占有一席之地。但他也相信，相關(guān)產(chǎn)業(yè)必將在經(jīng)濟(jì)效應(yīng)和環(huán)境保護(hù)兩個(gè)方面獲得雙豐收。