【视野】日本开发波浪能涡轮机 1%沿岸能量可抵10座核电厂

北极星风力发电网讯:波浪能是所有海洋能源中最不稳定的能源，不过日本冲绳科学研究院（OIST）仍打算发展波浪能来发电。在日本，30%海岸线都放置大量消波块和防波堤用四脚锥体块来抵挡海浪侵蚀，OIST团队玩转巧思，选择将涡轮机放置在这些关键海岸线前方当作另一道墙，一方面可为日本生产额外电力送入电网，一方面也可以削减海浪直接冲击沿岸的力量。OIST教授Tsumoru Shintake称，“在1%海岸线安装涡轮机就能产生约10GW能源，相当于10座核电厂。”

波浪能是利用水的位能差、往复力或浮力产生的动力来发电。根据维基记载，虽然自从1890年来已有人尝试使用波浪能，但商业上目前仍未被广泛采用，2008年才有第一个试验波浪能发电的商业电站在葡萄牙开设。波浪能发电与潮汐能发电和海洋环流发电不同，主要竞争对手是海上的离岸风力发电。

《The Atlas》报导，目前全球有部署波浪能实验项目的地区如夏威夷Azura设备、加州大学柏克莱分校的海底地毯、澳洲“人造气孔”设备、直布罗陀的CorPower设备等。

夏威夷Azura设备为一种360度旋转的浮动设备，能从垂直和水平两方向提取动力波动；海底地毯的灵感来自泥泞海底的波阻效应，加州大学柏克莱分校实验表明，地毯能够吸收超过90%的波浪能量；澳洲人造气孔设备看起来则像人的侧脸，海水从张开的嘴巴灌入后上升至中空的鼻腔，鼻腔中被挤压的空气再驱动涡轮机旋转发电；直布罗陀的CorPower设备则安装在码头上，将波浪的上升和下降转换成流体压力。

而日本的波浪能量转换系统（Wave Energy Converter，WEC）则和防波堤用四脚锥体块并肩作战，这些涡轮机放置在第一火线上，比如四脚锥体块的前方或是珊瑚礁地形。由于从深海涌上浅海珊瑚礁的波浪会因“断裂”产生极快速水流，涡轮机便在收集海浪能量的同时抵消浪潮直接冲击岸边的力道，减少日本沿岸受到的影响。

▲涡轮机与四脚锥体块摆放示意图（Source：OIST）

涡轮机本身设计成能承受极端海浪和恶劣天气（比如台风），就像一朵花，直径为70公分的5条旋转叶片由柔软材料制成，旋转速度慢到足够让不小心被叶片扫过的海洋生物逃脱不受伤，支架结构也灵活弯曲，以避免它们在大浪之下“刚极必折”。研究团队估计，涡轮机的使用寿命长达10年。

▲日本OIST设计的涡轮机（Source：OIST）

虽然研究人员还没有给出每个涡轮机能够提供多少能量的确切数据，但是他们估计，“日本约30%的海岸沿线都放置了大量消波块和四脚锥体块，若每在1%海岸线地区部署涡轮机，就能获得10GW能源，相当于10座核电厂，产量非常惊人。”

WEC项目的下一步计划将是试着安装2个直径35公分的模型涡轮机，首席研究员Tsumoru Shintake表示，希望200年后，这些涡轮机还是在海上安静工作着。