最近热映的李安导演的《少年派的奇幻漂流》电影,让我们见识了大海的美丽,我们欣赏到了平静如镜倒映着整个天空的海面,也见识了折磨少年派的惊涛骇浪的威力。从惊涛骇浪的威力中,我们可以看得到海浪具有的巨大能量,如果我们人类能够把海浪的能量捕获,那该多好呢。
其实海浪、风、太阳之间有着密切的关系。海浪的形成是因为风,而风又是因为空气受热不均流动而形成的。所以海浪具有的能量——波浪能,实际上来源于太阳能。波浪由于风的作用形成,因此波浪能的能量传递速率和风速关,也和风与海面相互作用的距离有关。种种因素造成波浪能是海洋能源中能量最不稳定的一种能源,因此真正的捕获和利用它有很大的难度。
自石油危机之后,世界各国都投入大量的人力物力到新能源研究开发中,波浪能也从那时起迎来黄金发展时期。经过几十年的研究开发,到目前为止,各式各样的波浪能装置已经有一千多种。但这些装置大体上都是由三部分组成:第一部分为采集系统,主要是俘获波浪能,为一级转换;第二部分是能量转换系统,作用是把俘获来的波浪能转化为其他形式的能量,例如机械能,为二级转换;再将其他形式的能量转换为电能,称为三级转换。
下面介绍三种典型的波浪能技术:
1.漂浮式波浪能装置,该技术近年来发展最为活跃,采用振荡浮子或鸭体来俘获波浪能,然后将俘获来的波浪能转化为浮子(鸭体)运动的机械能,再将机械能通过液压系统转化为液压能,最后转化为电能。
2.收缩波道式,其依靠逐渐收缩的导浪墙俘获波浪能,使之在逐渐收缩的导浪墙中放大,直到越过导浪墙顶进入高于海面的水库。进入水库的水通过水轮-发电机转换成电能。
收缩波道式原理图(来源于香港可再生能源网)
3、振荡水柱式,其通常是采用一个气室俘获波浪能。当波浪作用在气室内时,水柱就会上下运动。水柱的上下振荡可以使气室内水面上的空气来回进出,从而推动涡轮旋转发电。
振荡水柱式原理图(来源于香港可再生能源网)