人类文明的发展程度越高,对能源的需求就越大,而传统的化石能源在使用的过程中会产生污染,而解决这一矛盾的最好方法就是寻找清洁能源。
太阳能和风能是最为典型的清洁能源,但它们本身有着很大的局限性,风力、风向、阴天、下雨,这些人类无法控制的自然气候变化都会影响到能源的获取效率。那么有没有什么清洁能源是能够稳定获取的呢?还真有,它就是“浪能”。所谓浪能就是利用波浪而产生的能源,大海上的波浪没有一刻会停歇,所以浪能的获取可以说是非常稳定。
那么如何才能将波浪转化为能源呢?
目前的方法主要有三个,第一个就是利用轮机来进行发电,而这又可以分为汽轮机发电和水轮机发电。汽轮机发电就是将一个底部开口的装置埋入海水中,随着波浪的起伏,装置内部的水位会上下移动,这就形成了一个活塞运动,水位上升时,装置内的空气会被挤出去,水位下降时,又会从装置外吸入空气。空气会经过一个相对较细的管道进出,这就使得空气的流速很快,可以推动管道内的轮机运动。
轮机的叶片也是经过特别设计的,呈现一种对称形态,这使得无论是排出空气还是吸入空气,叶片都会向一个方向转动,而代价就是阻力相对较大。
最后就是轮机带动发电机进行发电了。而水轮机发电装置则类似于一个放置在海面上的水坝,它张开的“双臂”会使随波浪起伏的海水向中心汇聚并冲上斜坡,进入装置上的水库之中,因为水库中的水是高于海面的,所以接下来就可以像普通的水力发电装置一样,水通过重力作用流回大海,同时带动水轮机转动进行发电。
第二种方法是液压发电。
采用这种方式的海浪发电机形式就比较多样了,可以是一个巨大的装置上安装着一排可以上下起伏的浮板,也可以是一个埋入水下的装置上安装着一个如同蚌壳一般,可以随着海浪左右摇摆的板子,总之不管外部形态如何,这些浮板最终都会连接着液压装置,通过它们的摆动带动液压泵,再推动发电机进行发电。目前采用这种方式的最为典型的代表就是苏格兰的蓝宝能源公司所设计的“牡蛎”海浪发电机了。
第三种方法是磁力发电。
这种海浪发电装置在海面上看起来就像是漂浮在海面上的浮标,但其实它由两个部分组成。第一部分就是中心的磁铁,它通常会用缆绳固定在海床上,也就是说磁铁始终处于一种静止的漂浮状态,不会随海浪上下起伏。第二部分就是磁铁的外壳了,外壳中有线圈,当外壳随着海浪上下起伏时,线圈就会不断切割磁场,从而产生感应电流,最后只需要将产生的电流通过专用的电缆传输回陆地就可以使用了。
不论是哪一种方式的海浪发电机,本质上都是将海浪的能量转化为某种形式的能量,再进行发电。
因为海浪时刻不停歇,所以海浪发电的前景是非常广阔的,但就现在而言,还只是处于实验性的阶段,因为海浪发电目前还存在着三个问题,第一个就是效率问题,想要将其应用于实际,还需要进一步提高它的发电效率。第二个则是海浪发电装置的耐用性,耐用性太低,成本就会增加。第三则是日常的维护和维修问题,毕竟放置在大海上的装置,一旦出现问题,维修成本和难度都是相对较高的。