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把海浪当作绿色能源,澳大利亚研制出“人造风洞”

科普小知识2022-07-10 20:36:47
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把海浪当作绿色能源,澳大利亚研制出“人造风洞”

据国外媒体报道,目前,澳大利亚海浪能公司新开发了一套海浪能收集设备——“人工风洞”。波浪能是一种可再生能源。该系统是一个巨大的中空舱室,部分潜入海底。波浪通过漏斗结构进出水下开口,涡轮机发电。

利用海浪能作为可再生能源对减少温室气体排放具有重要意义。2016年,太阳能的使用将创下纪录。与此同时,可再生能源已经超过煤炭资源,成为世界上最大的装机容量来源。然而,有些能源并不总是容易使用,例如,风能和太阳能只有在风吹日晒时才有效。

因此,能源更加复杂多样,更加可靠。海洋运动是一种可再生能源,也是一种独特的能源生产方案。例如,安装在防波堤上的浮标可以用作水下液压系统和波浪能量站,将波浪运动转化为能量。

波浪膨胀能源公司开发的“人造风洞”,也被称为“振荡水柱(OWC)”,是一个大的中空固体池,部分潜入海底。波浪漏斗通过一个水下开口进出,而该装置在水面上有一个较小的开口,在那里放置一个空气涡轮机。当海浪通过圆筒(20×20×18米)时,海水进出舱室结构,在圆筒内波动,使圆筒内的气体改变压力,迫使气体通过涡轮发电。该公司的首席执行官汤姆·丹尼斯博士说,随着海水的下降,气缸内将形成部分真空,气缸将吸入空气并通过涡轮返回,从而发电。

它与其他振荡水柱(OWC)装置的不同之处在于,涡轮机仅暴露在一个方向的气流中。整个装置的活动部件是涡轮机和一些简单的成品阀门,它们都位于水位线以上,水下没有活动部件。这意味着设备的维护非常简单,只需要维护水面上容易接近的部分。它利用“共振”将大部分能量从海浪中分离出来,因此舱内海水的运动将被放大,因为它与海浪以相同的频率共振,从而改变了周围的波场。

把海浪当作绿色能源,澳大利亚研制出“人造风洞”

波浪能的使用在减少温室气体排放方面发挥着重要作用。该图显示了由澳大利亚海浪能公司开发的“人造风洞”。

“人工风洞”中波浪能的利用率约为47%,而其他风能和波浪能的利用率为30%。海浪能源表示,“人工风洞”发电的平均成本为每千瓦时0.07美元,接近煤炭价格。该设备预计将在坦桑尼亚和澳大利亚之间的金岛进行测试。

金岛的居民较少,约有2000人,因此它将成为其他可再生能源的优先试验场。目前,能源部门正在合作一个项目,该项目将风能和太阳能结合起来,以满足国王岛65%的能源需求。2015年,金岛将只使用33小时100%的可再生能源。这种组合策略将有助于实现可再生资源,如间歇性海浪。

研究小组的目标之一是逐步增加岛上居民充分利用可再生能源的时间。到目前为止,海浪能已经完成了“人工风洞”的设计原型,预计将于2018年年中在金岛投入使用。他们希望将来在其他地区安装更多的“人造风洞”。夏威夷岛可能是选择的目标,因为夏威夷岛是孤立的。虽然夏威夷岛有足够的波浪能,但目前的能源完全是昂贵的柴油和电能。然而,成本并不是唯一的问题,制造柴油将增加外国石油资源的基础。如果世界上没有原油供应问题,夏威夷岛将无法提供发电成本,否则该岛将完全关闭。

目前,浪潮能源计划尽快扩大其电力输出。丹尼斯说,“人工风洞”的运行规模有可能在未来五年内进一步扩大,生产100兆瓦的电力。随着“人造风洞”数量的增加,将产生更低成本的电力。从长远来看,该公司认为每千瓦的电力成本可以降低到0.04美元。