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海浪——可再生能源

2015.3.27

  澳大利亚沿海的新项目可以实现利用海浪能量的目的。

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  在南极洲和澳大利亚西海岸之间,除了辽阔的海洋,没有任何陆地,咆哮西风带在这片海域兴风作浪。数百年来,商船借助西风带的风力,从欧洲驶向亚洲。西风带是指纬度40度至50度之间的大风海域。现在,西风带在可再生能源领域掀起了一股新潮流。在二月底,一项旨在利用海浪能源的示范项目开始运转。得益于此项目,现在,澳大利亚最大的海军基地的部分电力和淡水均源自西风带制造的海浪能源。

  从1999年开始,澳大利亚珀斯市卡耐基海浪能源公司就开始研究CETO技术。Ceto本来是古希腊神话里的一种女海怪,而卡耐基公司制造的CETO是一种浮标,看起来像一个巨大的杏仁饼干。这些浮标漂浮在距海面一米或两米的海水中,随着海浪上下起伏,并由此产生电力。现在的CETO技术版本为CETO 5,每个浮标的发电容量为240千瓦的电量。距澳大利亚花园岛的斯特灵海军基地三公里的海床上,有三个CETO浮标被绳索固定此处。这三个CETO浮标还被斯特灵海军基地的淡水工厂进行淡水处理;澳大利亚西部气候干燥,淡水显得尤为宝贵。

  这些CETO浮标直径11米,使用钢材制造,内部填充了海水和泡沫,使其密度略低于海水,便于在海水中漂浮。CETO浮标漂浮在海面之下,这意味着CETO浮标与先前的利用海浪能量的技术设备不同,用不着承受海浪和空气持续的侵蚀。迈克尔·奥塔维亚诺是卡耐基公司的老板,他注意到当海浪袭来的时候,机灵的澳大利亚游泳者会是潜到海浪之下,而不是游过海浪,以避免被海浪冲得粉身碎骨。这种方式同样适用于CETO浮标。

  即便是漂浮在海面之下,海浪还是能为CETO浮标发电提供足够动力。每个CETO浮标随着海浪上下起伏的时候,连接在CETO浮标绳索另一端的水泵也会随之被驱动,该水泵被固定在海床上,将海水压入一个连接到花园岛电站的管道,随后水压带动电站内的水轮发电机组运转。这种发电系统为斯特灵海军基地提供了5%的电力。

  这种水压还能有第二种用途——用来进行反渗透处理;反渗透处理是去除海水盐份的方法。当盐溶液和纯净水体被一块仅能透过水分子却不能让盐离子透过的渗透膜隔离,渗透现象随之发生。由此产生的渗透压让纯水穿过渗透膜进入盐水中。只要向盐水施加足够的物理压力,让其压力值高过渗透压,水分子将向纯水渗透,这是一种巧妙的去除海水盐份的方法。

  制造出必要的物理压力,会消耗大量能量。因此,反渗透海水淡化厂将消耗大量的燃油或电力。CETO 5技术能提供反渗透海水淡化的所需压力,CETO浮标以足够高的压力来输送海水,让反渗透过程能自然地发生。正因如此,斯特灵海军基地的三分之一的淡水来自于CETO技术设备。

  卡耐基公司打算制造尺寸更大并且技术更先进的CETO浮标,单个CETO浮标的发电容量就能达到1兆瓦,这种新浮标计划在2017年上市。这种技术版本为CETO 6 的浮标,直径为20米,其自身内部就能产生电力,而不是依靠陆地电站来发电。这意味着CETO 6 技术设备不用安装管道,只需一条海底电缆即可。

  按照设计理念,CETO 6 浮标的安装位置离陆地更远,那里海浪蕴含的能量也更大,也让安装管道也变得困难多多。在CETO 6技术条件下,不需要使用机械设备来调节海床处输送到管道里的海水,降低了投入资金和维护成本。一套CETO 6技术设备采用自足式设计,他们能被拖到陆地上进行保养。

  当然,CETO 6技术设备没有配置管道也意味着技术标准不能直接进行海水淡化处理。但在世界大多数地区,雨水都比澳大利亚西部充沛一些,反渗透技术只是一个小生态设备。如果确实需要进行海水淡化,CETO 6技术设备发出的部分电力可以用来进行海水淡化。

  充沛的海浪能量和较低的运行成本意味着CETO 6设备生产电力的成本低于CETO 5设备。迈克尔·奥塔维亚诺先生认为如果将CETO 5设备进行大规模安装,“使海浪发电厂”的发电容量达到25兆瓦,那么每度电的生产成本为30至40美分,完全能和柴油发电设备进行竞争。迈克尔·奥塔维亚诺先生认为要是采用CETO 6技术,同样是生产25兆瓦的发电容量,每度电的生产成本大约为20美分;要是建成100兆瓦的海浪发电厂,规模经济能让发电成本下降至每度电12至15美分。要是将可再生能源补贴考虑进来,这种发电成本与澳大利亚西部电网的发电成本基本一致。

  卡耐基公司还将注意力放到更远的市场。全世界的军事基地需要得到安全的能源和水源。海浪能源对马尔代夫这样的岛国很具吸引力,现在这些岛国必须花费不少的资金来进口石油。像CETO这样的海浪发电技术是否会成为主流技术,现在下结论还为时尚早。但卡耐基公司的技术成果表明,在合适的环境中,他们取得了领先地位。

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