9 u% S0 N$ v6 j& W- d+ w, D
“碳”作为当前社会最主要的能源载体，人类社会越发达，对于能源和碳的需求就越大，这也导致着全球变暖和厄尔尼诺等一系列生态危机。为此在2020年9月22日第七十五届联合国大会上，中国政府在提出，力争于2030年前碳达峰，努力争取2060年前实现碳中和。
% c7 @. A+ w6 }1 p 想要实现碳达峰和碳中和，就必须逐步改变原有能源结构，用更加清洁的能源去代替石油和煤炭。想必很多人都知道一些清洁能源，比如太阳能，风能，水力发电。虽然在目前的可再生能源市场中，占据主导地位是风能和太阳能，但在实际的使用过程中它们大概只有20-30%的时间可用，所以还必须开发其他清洁能源加以补充。其中一种便是利用海浪将其转化为电能，那么这种名为海浪发电机的机器到底有何神奇之处，它是怎么发电的，未来可能大规模普及吗？
0 [* m3 N( @+ ?" k' ?" `& \
3 c. o* V2 G+ |9 \ 1.海浪冲击力产生的能量具有巨大的潜力
1 D( c. {: k9 \' V4 _7 ~ 海浪能是清洁、可靠和可再生能源中最有前景的来源之一。据估计，全球每年沿海海浪冲击力产生的能量约为1TW（10的12次方瓦），因此尚未得到完全开发的海浪蕴藏着巨大能量。而且相比其他能源，海浪能源具有能量密度高，稳定性强和平均可用时间长等优点。
; M1 f* f2 W) p. Q; \% j* W
4 S- O5 D1 g- V6 g 早在2010年，瑞士ABB就曾投资1260万美元在苏格兰建立了当时全球规模最大、运作最成功的波浪发电机组——“牡蛎” (Oyster)，并且首度实现了海浪发电的商业化运营。
3 q: O' T* m" v0 n3 e5 l. z9 ]% c
p$ t" Y; S+ g0 Q8 b7 ?( @' j 2016年美国海军在夏威夷海岸边，放置了 2 个可以利用海浪的起伏发电的巨大浮标，并通过海底电缆将电力传送至欧胡岛的军事基地。这也是海浪发电项目首次在美国并网。
' F+ f$ ]) ^5 @2 h$ b/ p
1 O H7 d- b1 V4 S! k/ } 但是海浪发电的开发过程中还存在海洋环境复杂、利用率低等问题，所以如何让海浪能量转化为电能的研究，始终未见大规模商业应用。
3 L0 A7 }7 |+ |3 p* P+ l
目前收集海浪能量较为常见的实验方法是通过“点吸收器”的浮标式转换器，但是这种转换器必须和海浪进行精确同步的运动，才能有效地收集能量。而海浪具有复杂的运动频谱，所以收集能量效率很低，而且这种制备成本和安装成本也比较高。
, Y: V0 c2 x x
. j0 w0 p5 o7 k$ A
此次发明的双涡轮波能转换器则避开了上述缺点，它主要由水下双涡轮、浮标和动力发电系统三部分构成，并通过一个皮带传动机构进行连接，因为具有反转双涡轮分别连接电机的定子和转子，因此发电机提供双倍相对转速。使用时，也无需和海浪同步运动，因为设备始终会随着海浪上下浮动，如此就能最大限度地利用收集到的波浪能量。
, I4 i+ r4 i/ Z8 E- ~% \
2 ?; W( w9 y8 d4 j+ \+ q2 E) E7 c 通过转换器收集到的能量有两种方式可将其输送到电网：第一种是使用海底电缆连接到电网，这也是最可行的一种方案。第二种是用电来电解海水并产生氢气，再将氢气收集到储罐中，这两种方案都可以产生清洁的能源。
" A( Q( N/ M- h# B 海浪发电机目前在实验室中测试到的发电效率尚可，未来若可以进一步降低成本和减少海水腐蚀的问题，想必海浪发电机也会走进沿海城市，为人类产生持续清洁的能源。
- A U$ [6 A7 \ 2.小河中也能发电的水流发电机
* F+ P2 Z4 K3 P; ?! @
其实除了海浪能量，自然界中还有很多潜藏的能源，只要利用合适的工具就可以将这些能源为人类所用。为此有一家加拿大公司开发了一种水涡轮发电装置Waterotor，这种发电装置跟一般配有螺旋桨或旋转叶片的发电系统极为不同，它是利用外型波浪状的滚筒装置转动来转换成能量，不仅可以用低流速水流发电，同时也能够避免水中的生物被卷入装置中受到伤害。
& C. W3 ?! v3 D* h
: N, _9 a# s+ J; B3 P& I 
* i0 R- a; [$ b/ m+ `6 K. y
; W( ^! ~( W+ u1 _5 w# g 光伏学堂
# o+ k1 L9 e3 _& T9 C4 C3 w
2 次咨询! J x8 g9 A) B$ x/ O J N; u7 \7 Y) m
5.0
, M' A+ q4 _4 @2 \# v- {' u6 r' q
/ R2 Q6 X! Q" X9 Z* }" |2 ?% Z4 B 5490 次赞同
W1 j1 F, ^* @ & y& L* d; _$ Q+ G
去咨询
# T$ @2 E7 N0 c! d* D8 m7 c2 V4 h
# s% f5 ^' U) S7 R 而且Waterotor可以在水流流速极低的情况下发电，只要水能够覆盖Waterotor，那么就算在每小时只有3.2kph的慢速流水中也可以发电，因此 Waterotor在江河湖泊和海洋里均可适用。
9 i5 T: ?, c, @; k
$ D+ x0 s. w) {5 G3 s. ]: w 3.结语
3 m" G* ?, [: | Y& Q- ? Y
目前沿海城市正大规模推行风力发电，而如果海浪发电机可以得到大规模应用。想必这两者可以实现完美互补，为人类源源不断地产生清洁能源。
4 e) }' A' E" L) H5 ~
