世界上正在籌建的大潮汐發電站將建在英國西南部的塞漢河口。塞漢河口有點像我國的錢塘江口,有很高的潮位,估計能開發的潮汐能有450萬千瓦。我國福建、浙江也在計劃修建10萬千瓦級的潮汐發電站,有幾個站的站址已經勘測完畢,設計也已完成,隻等開工了。
馴服波濤
擺式波浪發電裝置利用波浪發電的嚐試不像利用潮汐發電那樣順利。波浪不像潮汐那樣“有信”。為了開發波浪能,科學家提出了幾十種方法,把隨機變化的波浪能變成容易控製的機械能,再用以發電。這些方法歸納起來大致是把波浪能變成上下振動的水柱、推動機械橫擺和推動機械縱蕩等三大類。幾十年過去了,除了供給燈標發光的小功率發電裝置外,都不能算是成功與實用的。
振動水柱式裝置先使波浪進入儲能區,利用諧振效應聚集起來,波浪的動能把海水壓進垂直放置的粗管子裏,管子裏的水柱隨著波浪起伏而振動。管子上端是封閉著的,水柱振動時,水柱上方的空氣也被壓縮、減壓,跟著振動。利用振動的空氣推動威爾斯空氣渦輪機發電。
挪威、日本在岸邊選擇聚波的喇叭形峽灣,略加修整,預先使波浪聚能,再建造振動水柱塔,利用波浪發電,設計的發電能力為40~500千瓦的數量級。這些試驗波浪發電站都能工作,但是不夠可靠。挪威的波浪發電站在1988年的一次風暴中被狂浪打壞。
擺式波浪發電裝置把小型的波浪發電裝置裝在燈標裏,在0.4米的波浪條件下能發出12伏、6瓦的電,供給燈標裏的蓄電池作充電用。這種波浪能燈標已經成為商品了。
挪威一座350千瓦波浪發電站的設計是另一種形式的。它利用漸縮的入口聚波,使波高放大,溢出波道,保存在儲能水庫裏,再用與潮汐發電站一樣的原理利用水庫裏比海麵較高的水位在放水時發電。
日本的“海明”號是一條浮在海麵上的船。它在山形縣附近的日本海上拋錨,船上裝有振動水柱式發電裝置,發出的電通過電纜送到陸地上。
英國科學家發明一種縱蕩式的波浪轉換係統,做成凸輪的擺,能在波浪的作用下做縱向的振蕩,像水麵上的鴨子在點頭,因此給它命名為“點頭鴨”。為了充分利用波浪能,在海麵布設了許多這樣的轉換裝置,在波浪的作用下,這些“鴨子”上下擺動,使它們的軸旋轉,把波浪能變成機械能。這個係統理論上效率很高,可是在海麵上布設很複雜,不夠可靠,向岸上輸電也不方便,試驗後就束之高閣了。
波浪日本還開發了一種橫搖的擺式波浪發電站,在麵向波浪的岸邊建造槽形的水室,使波浪進入水室,再從水室後壁反射,在水室裏共振,形成駐波,把能量聚集起來,推動安在駐波節點上的擺,使它橫搖,再用液壓係統收集它的能量。在建造防波堤時,把這種電站建在防波堤外麵,吸收一部分波浪打在堤上的能量,可以起消波作用。
我國也建了岸邊的振動水柱式和擺式波浪試驗電站,功率不大,隻能供應孤懸在海中的島嶼電源。
波浪發電離大規模應用還有一段距離。波浪能很不穩定,隻能與其他能源互補,才能保證用戶使用。
波浪能與海流發電
即使在晴朗無風的日子裏,海麵也是動蕩不定的,波浪不停地拍打著海岸。波浪是由風吹海水而引起的。波浪能主要是由風的作用引起的海水沿水平方向周期性運動而產生的能量。波浪能是巨大的,一個巨浪就可以把13噸重的岩石拋出20米高。一個波高5米、波波浪發電示意圖長100米的海浪,在一米長的波峰片上就具有3,120千瓦的能量,由此可以想象整個海洋的波浪所具有的能量該是多麼驚人。波浪能發電是利用波浪的推動力,使波浪轉化為推動空氣流動的壓力來推動空氣渦輪機葉片旋轉而帶動發電機發電。波浪發電設計方案最多,但是因為波浪能源分散,本身破壞力大,開發技術到現在為止還不成熟。據計算,全球海洋的波浪能達700億千瓦,可供開發利用的為20億~30億千瓦,每年發電量可達9萬億度。