为什么海浪也能发电?
海浪波力就是风力吹到海面上转化成的能源。巨大的海浪波力能把十几吨重的岩石抛起20多米高,能冲倒上千吨的岩石。据估算,在五级风的吹动下,每公里长的海岸上的波力大约有2.4万千瓦,七级风时高达24万千瓦。我国海岸线长18,000多公里,在五级风时的波力约有4.3亿千瓦。这些巨大的能量,日夜不息地冲击着海岸,化为涛声浪花而消逝,实在可惜。
利用波力发电的方法很多,从原理上分,大体上有三种:第一种是活塞式。它利用波浪上下运动产生的气流或水流,推动汽轮机或水轮机转动,带动发电机发电。这种发电装置有的是做成浮标式放在海中,也有的是固定在海岸上使用。
第二种是浪推式。它是利用波浪的前后运动产生的气流或水流发电。例如,制造一些浮在海面上的鸭式装置,使它们在波浪的推动下左右播摆,使水流推动水轮发电机组转动发电。第三种是蓄能式。在海边修建一定形式的引水渠道,把低水头的大波浪变为高水头的小波浪,把水头升高到15~30米,灌进海岸上的高位蓄水池,再用蓄水池的水来发电。
利用波力发电,结构简单、效率高,比较可靠,并且不用燃料,没有污染,发电成本低,在海边布置大量的波力发电装置,还可以减轻海浪对海岸的冲击,保护堤岸,保护海水养殖,是一举多得的好事。目前世界上已经有几百台小型波力发电装置用做航标灯或灯塔的电源。据报道,日本已制成200千瓦的波力发电装置,正在研制1,000~10,000千瓦的波力发电装置。
什么是可再生能源?
自然界存在的、可以循环再生的能源。例如太阳能和由太阳能转换而成的水能、风能、海洋波浪能、生物质能等称作可再生能源。
可再生能源是能够转换成人们所需要的电能、热能、机械能等形式的能的资源。可再生能源能源按其来源与生成,分成五大类: 直接或间接来自太阳的能量;以热能形式储藏在地球内部的地热能;各种生物质能;风能;月亮、太阳等天体与地球的相互吸引所引起的潮汐能等。
可再生能源有哪些?
下面列举几种新能源和可再生能源的特点:
太阳能是以电磁辐射形式从太阳向外传播的一种能量。
风能是流动空气具有的一种动能。在地球表面一定的范围(全球,全国或某一地区)内,经过长期测量调查与统计得出的平均风能密度的概况。它是该范围内风能利用的依据。
地热能是一种由地球内部蕴藏的热,通常指地下热水或地下蒸汽以及用人工方法从干热岩体中获得的热水与蒸汽所携带的能量。
生物质能是生物质通过生物转化法、热分解法和气化法转化而成的气态、液态和固态燃料所具有的能量。
潮汐能是一种从海水面昼夜间上涨和降落中获得的能量;波浪能又称海浪能,海水在波动中,水质点以一定的速度运动,故具有动能。水质点的垂直位置相对于它的轨迹中心不断地发生变化,故具有势能。
首先您的问题不够准确。海浪完全可以发电。
科技本身来说,发电没问题。三十年前就开始研究,二十年前已经成功规模发电。谁有钱谁都可以建海浪电田。而且波浪能收集的形式还不同,喜欢怎么收集就怎么收集。随便上网搜索一下,你会知道更懂。
经济上来说,目前来看完全是天方夜谭。
以下解释基于假设你对力学有基本的了解:
首先请自行搜索JONSWAP谱,观察1分钟。。。。。。频率分布太宽,波浪能量峰值太高,不同频率波浪包含的能量差别太大。根据动力学最基本的原理,吸收波浪能的机械装置,从与其自身固有频率相同的波浪中吸收能量的效率最高。峰值能量太高,所以就得把机械装置做得非常结实牢固且可靠(烧钱1)。为了根据波浪实际情况调整能量吸收装置的固有频率,实际应用上只能调整Stiffness,Damping和Mass的调整会非常不便且昂贵;但一个结构如果能够调整Stiffness,也就意味着可靠性不会太高(烧钱2)。再考虑到高昂的运维成本,注定这是一个赔钱的项目。
一项至今鲜为人知的物理原理可能是海洋发电的秘密
从海浪提取能源来发电是一个很诱人的创意。早在1974年,有人就进行了首次尝试,爱丁堡大学员工斯蒂芬·索尔特(Stephen Salter)就想出了一个名为“鸭子”的创意:将房子大小的浮标系在海床上,利用浮标将海浪上涨的能量转变成旋转运动,从而驱动发电机。这项尝试失败了,因为要驱动发电机,还要进行大量的后期工作。但利用海浪能源发电的创意却没有因此消失;最近,设在西雅图的振荡电力公司(Oscilla Power)进行了一次尝试,试图找到之前失败的原因。
拉胡尔·森德尔是振荡电力公司的老板,他认为之前尝试失败的原因是那些技术是为不熟悉大海的人研制的技术(总是像风力发电机的零件),并试图将其修改成能在海洋里使用,由此导致的结果就是设备结构复杂,在严苛的海浪环境里过于灵敏,而且十分容易腐蚀。拉胡尔·森德尔认为最好重新设计海浪发电设备。
与有着大量活动零件的发电机不同,振荡电力公司研制的发电设备几乎没有活动零件。振荡电力公司制造的设备采用磁致伸缩原理来发电,该原理还没有被广泛采用;磁致伸缩原理是让铁磁材料(例如铁材料,能很容易地被磁化)在磁场中稍微改变形状。与很多物理过程一样,这项过程也可以反过来实施。只要对铁磁材料进行压缩或拉伸,它的磁特性就会发生变化。只要有一个永磁体和一个常规发电机的线圈,就能发电了。
振荡电力公司设计的核心就是一个使用铝和铁制成的合金棒,铝铁合金具有很强的铁磁性。这种铝铁合金棒只要压缩千分之一就能达到预期效果。这意味着在完全达到目的的前提下,振荡电力公司设计的发电机内部没有任何容易出错的活动部件。要压缩一根小尺寸实心金属棒,需要巨大的力量;幸运的是,海浪完全具有这种力量。振荡电力公司的设计,就如同其公司名称那样,依靠振荡来发电。
振荡发电机有两个大部件组成,这两个大部件被缆绳连接在一起。在缆绳的一端,振荡发电机漂浮在水面上,在浮标内有发电用的合金棒、磁体、线圈和多套挤压合金棒的液压油缸;在缆绳的另一端,吊着一个垂荡板结构,垂荡板在惯性和周围海水的拖动下,能保持浮标的稳定。这种结构让浮标在海面随着海浪上下起伏,而垂荡板却大概保持在原来位置,将拉力施加给缆绳。由于拉力的变化,缆绳带动液压油缸运转。整套系统由第二套系在海床上的缆绳固定在特定位置上。
全尺寸的振荡发电机是一套充满泡沫的钢制浮标,直径27米、6米高、重达1千吨,系在一个环形混泥土垂荡板上,位于据水面70米的水中。该浮标内配置了12台磁致伸缩发电机。拉胡尔·森德尔先生表示只要将单个浮标放置离海岸几公里外的位置,就能产生平均600千瓦电量,相当于一台陆地风力发电机。去年,一台直径四米的原型浮标通过在美国的大西洋海岸的开阔海域成功地进行了测试。
拉胡尔·森德尔先生承认振荡发电机的建造和安装费用十分昂贵;但振荡发电机的设计简单,只要稍作维护,就能运行几十年。拉胡尔·森德尔先生预计振荡发电机的发电成本为每度电10美分,与之相比,陆地风力发电机的成本为每度电16美分,海上风力发电成本为6美分每度电。使用化石燃料并并网的火电站的成本仍然比这些可再生能源电站低,不到五美分。然而,10美分代表了一种新型发电技术的良好开端。