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這個簡單的原理就能讓海浪發(fā)電

2015-11-23 15:29:33 能源圈   作者: 臥薪越甲  

從海浪提取能源來發(fā)電是一個很誘人的創(chuàng)意。早在1974年,有人就進(jìn)行了首次嘗試,愛丁堡大學(xué)員工斯蒂芬˙索爾特(StephenSalter)就想出了一個名為“鴨子”的創(chuàng)意:將房子大小的浮標(biāo)系在海床上,利用浮標(biāo)將海浪上漲的能量轉(zhuǎn)變成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動,從而驅(qū)動發(fā)電機(jī)。這項嘗試失敗了,因為要驅(qū)動發(fā)電機(jī),還要進(jìn)行大量的后期工作。但利用海浪能源發(fā)電的創(chuàng)意卻沒有因此消失;最近,設(shè)在西雅圖的振蕩電力公司(OscillaPower)進(jìn)行了一次嘗試,試圖找到之前失敗的原因。

拉胡爾˙森德爾是振蕩電力公司的老板,他認(rèn)為之前嘗試失敗的原因是那些技術(shù)是為不熟悉大海的人研制的技術(shù)(總是像風(fēng)力發(fā)電機(jī)的零件),并試圖將其修改成能在海洋里使用,由此導(dǎo)致的結(jié)果就是設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜,在嚴(yán)苛的海浪環(huán)境里過于靈敏,而且十分容易腐蝕。拉胡爾˙森德爾認(rèn)為最好重新設(shè)計海浪發(fā)電設(shè)備。

與有著大量活動零件的發(fā)電機(jī)不同,振蕩電力公司研制的發(fā)電設(shè)備幾乎沒有活動零件。振蕩電力公司制造的設(shè)備采用可再生能源來發(fā)電,該原理還沒有被廣泛采用;磁致伸縮原理是讓鐵磁材料(例如鐵材料,能很容易地被磁化)在磁場中稍微改變形狀。與很多物理過程一樣,這項過程也可以反過來實施。只要對鐵磁材料進(jìn)行壓縮或拉伸,它的磁特性就會發(fā)生變化。只要有一個永磁體和一個常規(guī)發(fā)電機(jī)的線圈,就能發(fā)電了。


震蕩發(fā)電機(jī)示意圖

振蕩電力公司設(shè)計的核心就是一個使用鋁和鐵制成的合金棒,鋁鐵合金具有很強(qiáng)的鐵磁性。這種鋁鐵合金棒只要壓縮千分之一就能達(dá)到預(yù)期效果。這意味著在完全達(dá)到目的的前提下,振蕩電力公司設(shè)計的發(fā)電機(jī)內(nèi)部沒有任何容易出錯的活動部件。要壓縮一根小尺寸實心金屬棒,需要巨大的力量;幸運(yùn)的是,海浪完全具有這種力量。振蕩電力公司的設(shè)計,就如同其公司名稱那樣,依靠振蕩來發(fā)電。

振蕩發(fā)電機(jī)有兩個大部件組成,這兩個大部件被纜繩連接在一起。在纜繩的一端,振蕩發(fā)電機(jī)漂浮在水面上,在浮標(biāo)內(nèi)有發(fā)電用的合金棒、磁體、線圈和多套擠壓合金棒的液壓油缸;在纜繩的另一端,吊著一個垂蕩板結(jié)構(gòu),垂蕩板在慣性和周圍海水的拖動下,能保持浮標(biāo)的穩(wěn)定。這種結(jié)構(gòu)讓浮標(biāo)在海面隨著海浪上下起伏,而垂蕩板卻大概保持在原來位置,將拉力施加給纜繩。由于拉力的變化,纜繩帶動液壓油缸運(yùn)轉(zhuǎn)。整套系統(tǒng)由第二套系在海床上的纜繩固定在特定位置上。

全尺寸的振蕩發(fā)電機(jī)是一套充滿泡沫的鋼制浮標(biāo),直徑27米、6米高、重達(dá)1千噸,系在一個環(huán)形混泥土垂蕩板上,位于據(jù)水面70米的水中。該浮標(biāo)內(nèi)配置了12臺磁致伸縮發(fā)電機(jī)。拉胡爾˙森德爾先生表示只要將單個浮標(biāo)放置離海岸幾公里外的位置,就能產(chǎn)生平均600千瓦電量,相當(dāng)于一臺陸地風(fēng)力發(fā)電機(jī)。去年,一臺直徑四米的原型浮標(biāo)通過在美國的大西洋海岸的開闊海域成功地進(jìn)行了測試。

拉胡爾˙森德爾先生承認(rèn)振蕩發(fā)電機(jī)的建造和安裝費(fèi)用十分昂貴;但振蕩發(fā)電機(jī)的設(shè)計簡單,只要稍作維護(hù),就能運(yùn)行幾十年。拉胡爾˙森德爾先生預(yù)計振蕩發(fā)電機(jī)的發(fā)電成本為每度電10美分,與之相比,陸地風(fēng)力發(fā)電機(jī)的成本為每度電16美分,海上風(fēng)力發(fā)電成本為6美分每度電。使用化石燃料并并網(wǎng)的火電站的成本仍然比這些可再生能源電站低,不到五美分。然而,10美分代表了一種新型發(fā)電技術(shù)的良好開端。




責(zé)任編輯: 李穎

標(biāo)簽:海浪發(fā)電