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近日,澳大利亚海潮能源公司Wave Swell Energy宣布,正式启动一种使用全新技术的海潮发电项目,即“人造吹蚀穴”技术。
吹蚀穴是一种奇特的地质景观。当海浪涌入海蚀洞时,洞内压力提升会使空气和海水从洞口喷出,产生一股十分壮观的喷柱。人造吹蚀穴正是借鉴了这一设计,利用海潮的力量鼓气发电。
图 | 澳大利亚新南威尔士州的Kiama吹蚀穴景观
Wave Swell Energey的新技术可以被视为振荡水柱发电(oscillating water column)技术的升级版。振荡水柱发电是目前最成功、效率最高的海浪发电手段:利用高频率海浪震荡空气,驱动特殊的双向涡轮发电机(可以无视空气流向,只往一个方向转动)发电。
这次海潮技术与其不同,它利用低频率的涨潮增压和退潮减压,驱动一个传统的单向涡轮机发电,实现更高的发电效率。
图 | 人造吹蚀穴的平台概念图
Wave Swell Energy 的新项目将在海上建造一个 20 米见方,18 米高的平台。其中有 10 米会处于海平面下,形成一个空洞。
当海水涨潮时,空洞内的气压将会随之增加,空气将从平台上方的泄气阀(涡轮发电机处)喷出,直至空洞内外气压达到平衡。
而当海水退潮时,由于空洞内的体积变大,其中的气压会按照理想气体状态方程(PV=nRT)的原理下降。这时打开阀门,外面的空气就会穿过涡轮发电机涌入。
这一进一出的发电功率可以高达 1 兆瓦,平均功率为 470 千瓦,比目前相似规模的海浪发电技术的功率高60%。
图 | 发电平台以及空洞的概念图,左图为涨潮喷气,右图为退潮吸气
人造吹蚀穴技术最大的优点就是其抗蚀性。平台的海下空洞是由混凝土建造的,抗蚀性极强。而平台表面的钢铁部分将使用造船用钢,其使用寿命远超平台的设计寿命。
其次,由于一切机械和电力系统均处于海面上,此系统的维护和修理都会十分方便。最后,与风能和天阳能相比,海潮是一种可以被可靠的预测的天然能源,这意味着此系统的发电量可以受到保证。
图 | 人造吹蚀穴的涡轮发电机概念图
Wave Swell Energy将于塔斯曼尼亚与澳大利亚大陆南部巴斯海峡(Bass Straight)中的金岛(King Island)附近搭建发电平台。选择此处作为该技术的商业化首秀是因为当地海潮条件十分好,可以为附近的海岛提供足够的电力。
该项目预计会在2018年年中竣工。一旦运行成功,此技术有望推广至全世界的海岛社区,比如夏威夷。由于其地理位置,夏威夷绝大部分的电力都来自于柴油发电机,不但污染严重,价格也十分贵。
此技术将会使夏威夷的电费从每千瓦时0.35美元降至0.07甚至更低。
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