海浪发电的优势和潜力

第七章　海洋：综合能源库

也许你不信，利用海浪、潮汐能发电，甚至利用表层与深层海水的温度差也能发电呢！但是很可惜，对这样一笔巨大的用之不竭的清洁能源，人类还未很好地开发利用。

让我们向海洋索取“新能源”吧！

海浪的威力

有个成语叫“风吹浪打”，为我们描述了这样的景象：大风起处，波涛汹涌，白浪滔天；风越大，浪越高。海涛汹涌似有千钧力，巨浪滚滚犹如万重山。

一般海浪高度小于4米，大风暴的时候可达七八米甚至十几米。1933年2月7日，美国油船“拉梅波”号曾记录到34米高的特大海浪，足可使10层大楼“淹没”。

海浪拍击海岸，浪花飞溅，可产生极大的冲击力。实测结果告诉我们，海浪冲击海岸的力量，往往可达每平方米二三百千牛顿甚至590千牛顿以上！

这样看来，海浪确实是个了不起的“大力士”。在每一平方千米的海面上，运动着的海浪平均蕴藏有20万千瓦的能量。当巨浪像一座“水山”扑向海岸的时候，可在20秒钟之内对1000米长的海岸线产生几万千瓦时的电能，这些电能足供上万个家庭使用1年。按照前苏联科学家的估算，全世界光是沿海区域的海浪能就有6亿千瓦，相当于全球电站装机容量的1/3。

但是很可惜，像这样一笔巨大的可以再生的而且丝毫不会污染环境的能量资源，却至今还没有得到很好的开发利用。

利用海浪发电

100年以前就有人想到利用海浪发电，理论上已探讨了多年，20世纪40年代开始进行试验，50年代取得了一些进展，60年代有一些海浪发电装置投入运行。到20世纪末，日本已有几百个小型海浪发电装置向导航浮标提供电力；美国、前苏联、瑞典等国开发了容量为1~20千瓦的小型海浪发电设备；后来居上的挪威建成了两个海浪电站，并开始对外承建海浪发电工程。

利用海浪发电并不是一件容易的事。因为海浪总的力量虽然很大，但分布分散，而且作用速度太慢。

1964年，日本制成了世界上第一个供航标灯照明用电的海浪发电装置，发电量很小，仅够一盏灯使用，但它开创了海浪发电的先河。

以后通过一次又一次的试验研究，人们才找到了一些更有效的海浪发电的方法和设备。世界上现有海浪发电装置30多种，其中只有日本的“海明”号海浪发电装置的进展比较快。

“海明”号海浪发电装置利用海浪上下的力量工作。它是一个巨大的像油轮一样的浮体，长80米，高5米，宽12米，重约500吨，浮体的底部有20个“洞”，这些“洞”实际上是一个个空气室。当海浪不停地上下运动的时候，空气室中的空气不断地受到收缩和扩张，就像风箱一样，空气来回地冲向空气涡轮机的叶片并使它快速旋转，从而带动发电机发出电来。

在这里，海浪的升降运动起着一般发动机的活塞的作用，它使海浪缓慢的升降运动变成高速气流冲动涡轮机后形成的快速旋转运动。由于装置结构简单，“海明”号能把27%的海浪能转变成电能。

“海明”号海浪发电装置1978年建成，可以发电2500千瓦，发电成本要比其他发电方法低。

海浪发电站

挪威在1985年建成了两座海浪电站，这两座电站位于南部大西洋沿岸的卑尔根市附近。

第一座海浪电站的工作原理与“海明”号完全一样，一根12米高、40吨重的钢制圆筒竖立在海边峭壁的裂缝中，当海浪通过管道进出圆筒时，圆筒里的水面跟着升降涨落，就像强力的活塞一样，使得圆筒顶部的空气排出或吸入，从而驱动涡轮机转动而发电。这个电站每年发电120万千瓦时；如果把沿岸几个圆筒连接起来一道工作，就能利用海浪产生更多的电力。

第二座海浪电站的工作原理与第一座完全不同，科学家们修建了一个锥形隧道，让海浪从几十米宽的隧道口进入，随着隧道越来越窄，涌来的海浪越升高，最后在比海平面高3米的地方通过隧道出口流进一个小水库。水库的出口安装有水轮发电机，结果就像普通的水力发电一样，当水里的海水从3米高处涌过出口流回海洋的时候，就会推动水轮发电机发电。

挪威的海浪发电技术已经走出国门。他们首先在印度尼西亚的巴厘岛承建了一项海浪发电工程，装机容量为1000千瓦。接着又在汤加王国建造一座2000千瓦的海浪电站，1990年竣工。

新型的海浪发电装置叫环礁式海浪电站，美国人开发设计的这种电站是模仿海上圆环形礁石的产物，从海面上只能看到一个直径10米的圆圈，可水下的人工环礁却是个庞然大物，底部直径76米，有一个足球场那么大。人工环礁的圆形壁是个导流罩，用来引导海浪向环礁壁从四面八方按螺旋形路线涌向环礁中心，并在那里形成漩涡，转动水轮机发出电来。

海浪发电的优势和潜力

一般来说，海浪发电装置利用海浪发电之后，海浪的能量大部分被消耗掉，结果是使大浪变小浪，小浪变微浪。因此，海浪发电不仅安全可靠，节省燃料，不污染环境，而且如果把发电装置连成一排，安置在海上，还可以起到消除海浪的防波堤的作用，对保护海岸和发展海洋渔业、养殖业等都有好处。

例如日本和英国这样的岛国，周围都是汹涌奔腾的海浪，他们重视海浪发电的研究是很自然的。尤其是日本，缺煤少油，却拥有6000万千瓦的海浪能资源，现在有9座海浪电站在开发。他们打算在500个有人居住的小岛上，逐步用海浪发电来取代柴油机发电。

中国也是一个海洋国家，海岸线长18000千米，光是大陆沿海至少就有1．2亿千瓦的海浪能资源。中国从20世纪70年代开始研制了一种60瓦的海浪发电航标灯，已在航道上推广应用。在广东省，我们还建成了一座8千瓦的岸上海浪试验电站。

海浪发电前途光明，现在越来越多的国家对此产生了浓厚的兴趣，以期能部分地解决能源缺乏问题。