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来自海洋的馈赠 波浪能在瑞典的发展
海洋世界 | 时间: 2010-06-12 16:12  | 文章来源: 香颂

从20世纪80年代起,中国的数十所大学就开始对波浪能进行研究。在中国,波浪发电的历史相当悠久,但这种发电的规模很小,而且电能没有被输送至电网。人们制造了装有小型内置波浪能转换系统的导航浮标,它可为自身的信号灯供电。世界上只有几个国家的“可输送至电网的波浪能发电”(即“波浪能转换器”)技术刚刚达到商业化程度。位于斯堪的纳维亚半岛中部的瑞典就是其中之一。

瑞典的波浪能

瑞典波浪能技术的发展起步于20世纪70年代。当时进行波浪能研究的是一所位于瑞典西海岸的科技大学。在技术的商业化方面,有两种不同的概念同时发展起来:瑞典软管泵和瑞典IPS浮标。科学家在这两个方面都做了大量的工作,使二者都达到了“在真实的近海环境中测试原型设备”的水平。

瑞典软管泵技术是建立在海面浮标的基础上的,但浮标并没有锚定在海底,因为在深水区这种锚定将变得相当困难。事实上,浮标锚线较低的一端是系在一块水下反应板上的。锚线本身就是一部分转换系统。它是一根用钢加固的空心橡皮软管。在海浪的作用下,浮标会拉伸软管使其容积减小。如果再加上阀门系统,并将其连接到收集管,这样几个相互连接的软管泵就可以组成一个小型的波电场。20世纪80年代,最多时人们安装了3个软管泵,获得的压缩水被输送600米后到达海岸。在那里,涡轮和发电机相互连接,可以用来发电。

瑞典IPS浮标,顾名思义,也是建立在海面浮标的基础之上。IPS浮标由一个海面浮标和一只垂直悬挂于其下方的长型圆筒组成。圆筒的内部充满了海水,里面还有一只非常沉的活塞。当海浪到来时,浮标和圆筒被海浪托起而向上运动。因为活塞的质量较大,因此其运动滞后于浮标和圆筒。这样就产生了水泵的作用效果,并可获得压缩水。因为浮标的内部装有涡轮和发电机,压缩水可直接用来驱动涡轮进行发电。

但是,以上两种技术在与其他能源技术的竞争中最终落败。今天,人们把这两种技术合并为一个新的技术:水浮标。一家美国公司——菲娜薇拉可再生能源公司正在开发并推销这项技术。20世纪70年代的瑞典技术依然存在,只不过是以新的形式出现而已。

2009年瑞典波浪能的发展情况

2000年,瑞典的波浪能研究出现了新的转折点。原ABB全球研发中心(位于瑞典中部城市韦斯特罗斯)高压电磁系统部门主管马茨•莱永受聘为乌普萨拉大学电力系的教授。他花了几年时间申请资金,最终组成了自己的研究小组。现在,小组里有10个博士生一起工作,共同研究一项新的瑞典波浪能技术。这一次,在从波浪能到电能的转化过程中使用的所有电气设备都被放到了海底,这一点和早期的两种技术不同。批评者认为这样会增加日后设备维修保养的难度,而科学家们却认为这样可以缩减设备维修开支。为了避免在极度恶劣的环境中受到损坏,那些脆弱而价格昂贵的设备(如发电机)都被加以保护。经过保护之后,即使是使用直径只有3米的浮标,连接浮标和海底发电机的线仍需要承重20吨——这相当于在那根线上悬挂15辆中型汽车或1000辆自行车。

乌普萨拉大学的研究概念也是建立在海面浮标的基础之上。当海浪经过浮标时,浮标开始上下运动。那么,如何将这种运动转化为电能,用来给电视机供电,给手机、MP3播放器、电动车的电池充电呢?人类无法改变自然规律,不管想改变它的渴望有多么强烈,能够改变的只是我们制造机器、构建系统的方法。因此莱永教授决定设计一种发电机,使它能够具有和海浪相同的运动方式——上下运动。现在,人类使用的电能几乎全部来自于旋转式运动的发电机。对于许多科学工作者来说,直线运动的发电机不合逻辑,用它来发电更是个怪异的想法。尽管有许多难以克服的困难,莱永教授和他的研究小组还是制造了初始原型机并在实验室里对其进行了测试和评估。测试结果相当成功,使这项研究可以继续进行下去。电学组还制造了原型波浪能转化器,用于进行近海测试。在几个博士生加入到项目中之后,研究小组继续壮大。

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