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波浪能發電

海水受海風的作用和氣壓變化等影響,促使它離開原來的平衡位置,而發生向上、向下、向前和向後方向運動。這就形成了海上的波浪。波浪是一種有規律的周期性的起伏運動。當波浪湧上岸邊時,由於海水深度愈來愈淺,下層水的上下運動受到了阻礙,受物體慣性的作用,海水的波浪一浪疊一浪,越湧越多,一浪高過一浪。與此同時,隨著水深的變淺,下層水的運動,所受阻力越來越大,以至於到最後,它的運動速度慢於上層的運動速度,受慣性作用,波浪最高處向前傾倒,摔到海灘上,成為飛濺的浪花。

波濤起伏的大海,一刻也不停息地在運動。在1平方千米的海麵上,波浪運動每秒鍾就有20萬千瓦的能量。因此,波浪能也是一種海洋能源。

波浪能

波浪能是指海洋表麵波浪所具有的動能和勢能。波浪的能量與波高的平方、波浪的運動周期以及迎波麵的寬度成正比。波浪能是海洋能源中能量最不穩定的一種能源。波浪能是由風把能量傳遞給海洋而產生的,它實質上是吸收了風能而形成的。能量傳遞速率和風速有關,也和風與水相互作用的距離(即風區)有關。水團相對於海平麵發生位移時,使波浪具有勢能,而水質點的運動,則使波浪具有動能。貯存的能量通過摩擦和湍動而消散,其消散速度的大小取決於波浪特征和水深。深水海區大浪的能量消散速度很慢,從而導致了波浪係統的複雜性,使它常常伴有局地風和幾天前在遠處產生的風暴的影響。波浪可以用波高、波長(相鄰的兩個波峰間的距離)和波周期(相鄰的兩個波峰間的時間)等特征來描述。

利用波浪能發電有多種形式,有的利用波的上下波動,有的利用波的橫向運動,有的利用由波產生的水中壓力變化等。1964年,日本最先製成了使用海浪發電的航標燈。1974年,日本海洋科學技術中心研製出“海明”號波浪發電船,每小時能發電1 250千瓦。“海明”號波力發電船有4個浮力室和22個空氣室,各自的空氣室從底部進入的波可以上下運動,波的上下往複運動使4個閥工作,由於流入的空氣方向是單向,所以可以得到連續的輸出功率。挪威於1985年在卑爾根附近的海島建立起了一座裝機容量為500千瓦的振蕩水柱波力電站和一座裝機容量為350千瓦的楔型波道電站。英國於1991年在蘇格蘭的艾萊島建成一座波浪能發電站,使用一台韋爾斯氣動渦輪機把一個狹窄岩穀的波浪能變成電能,這是目前世界上最先進的波浪發電裝置。

波力發電站

1964年,日本製成世界第一盞用海浪發電的航標燈。這台海浪發電機發出的電僅有60瓦,隻夠一盞燈使用。之後,英國、美國、加拿大、芬蘭、法國等國家便投入波浪能發電研究,並提出了300多種發電裝置方案。

1978—1979年,日本海洋科技中心建成了一艘世界上最大的海浪發電船“海明”號,並進行海上試驗。“海明”號嚴格地說並不是船,它沒有底,隻是一個長80米、寬12米的浮動設備。船上裝有3台兩閥式渦輪機組,額定功率為25千瓦,最大輸出功率曾達到過150千瓦。1979年下半年,“海明”號發電船納入國際能源機構的共同開發計劃,由日、英、美、加拿大、愛爾蘭5國參加。當時船上裝設了8台機組,總裝機容量達到2 000千瓦,一下子躍居為世界上最大規模的海上波浪發電站。1985年8月,日本又在“海明”號發電船試驗海域附近的岸邊建造了一座40千瓦的固定波浪發電站,該站在有效波高0.8米時開始發電,有效波高4米時的輸出功率達44千瓦。