這些浮標由澳大利亞卡內(nèi)基波能研究所研制而成，這是人們從海洋捕獲能量的最新嘗試，這些浮標將于今年6月“上崗”運行。研究人員表示，這個具有開創(chuàng)性的海洋能捕獲計劃可能會產(chǎn)生巨大的反響，帶動海洋能產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，但該領域的有些資深人士對其持謹慎樂觀的態(tài)度。

　　前景光明但道路曲折

 

　　從理論上來說，海洋中蘊含的能量足以滿足全球的電力需求，而且不會產(chǎn)生任何污染。另外，與風能或太陽能技術相比,盡管海洋能發(fā)電技術要落后十幾年，但其具有獨特的優(yōu)勢：能量密度高，波浪能的能量密度是風能的4到30倍；與太陽能相比，海洋能不受天氣的影響，更加穩(wěn)定可靠。此外，海洋能也擁有地理上的優(yōu)勢：全球有大約44%的人生活在距離海岸線150公里內(nèi)。盡管潛在的環(huán)境影響還有待進一步調(diào)查，但許多研究者認為，海洋能是比風能更理想的能量來源。

 

　　據(jù)國外媒體報道，2012年8月，澳大利亞澳洲聯(lián)邦科工組織發(fā)表報告稱，到2050年，利用海浪發(fā)電將能提供11%的澳大利亞全國用電量，可以滿足像墨爾本一樣大小的城市用電需求，可能受益于海浪發(fā)電的地區(qū)包括澳大利亞州第4大城市珀斯、澳大利亞南部海岸以及東部海岸的一部分地區(qū)。不過，該報告同時也指出，經(jīng)濟、技術、環(huán)境和社會方面等因素也會影響海浪發(fā)電在澳大利亞未來整個能源構成中所占的比例。

 

　　盡管如此，利用海洋能發(fā)電這個研究領域一直進展緩慢：迄今為止，所有已經(jīng)研制出的龐大設備當中，還沒有一臺設備在競爭白熱化的能源市場證明自己物有所值。而且，很少有設備在長期遭受海洋惡劣環(huán)境的蹂躪后還能存活并發(fā)電。盡管在過去10年，10家大公司對海洋能的總投入已高達7.35億美元，但來自潮汐和波浪的海洋能仍然沒有取得實質(zhì)性的進展。實際上，海洋能一直“身價”昂貴，堪稱地球上最昂貴的一種能源形式。

 

　　不過，對于那些希望利用海洋能的人來說，前景比以前更加明朗。在過去幾年，業(yè)界已經(jīng)有幾家大公司收購了捕獲潮汐能（這是最早的捕獲海洋能的方式，潮汐能是指從海水面晝夜間的漲落中獲得的能量。在漲潮或落潮過程中，海水進出水庫帶動發(fā)電機發(fā)電）來發(fā)電的初創(chuàng)公司。另外，今年3月份，加拿大芬迪灣批準了三個潮汐能項目，芬迪灣每日海水潮汐所達高度為16.2米，比世界任何其他水域的潮汐高出了5到10倍，每日有1000億噸海水兩次流入和流出芬迪灣，其水量超過全球所有淡水河的水流總和。潮漲潮落的過程需要6小時13分鐘，發(fā)電潛力巨大。

 

　　該地區(qū)利用潮水發(fā)電的嘗試始于上世紀20年代，但由于工程技術方面的困難，施工費用昂貴，灣內(nèi)航運活動頻繁和可能導致的環(huán)境污染，以及私人電力公司的反對等種種原因，大規(guī)模開發(fā)利用潮水資源發(fā)電的計劃迄今尚未能實現(xiàn)，現(xiàn)在，冰川似乎正在慢慢消融。

 

　　而海域波浪能針對的則是一種更強大也更捉摸不透的能量來源，目前，該領域的發(fā)展出現(xiàn)了一些倒退，上個月通過的按比例縮減俄勒岡海岸線附近的波浪能裝置的決定就是例證。據(jù)美國可再生能源世界網(wǎng)站報道，2012年8月20日，美國聯(lián)邦能源管理委員會同意位于新澤西州的海洋能技術公司在俄勒岡州近海建造一個1.5兆瓦波浪能入網(wǎng)電站，這是美國境內(nèi)第一家獲批的波浪能電站。2013年春天，該公司開始在俄勒岡州近海部署其波浪能設施—一種長達100多英尺的計算機浮標，當波浪經(jīng)過時浮標會上下快速擺動以捕捉能量。

 

　　盡管如此，很少有人懷疑，這兩類海洋能最終仍會繁榮昌盛起來。去年，位于倫敦的彭博新能源財經(jīng)咨詢公司指出，有超過22個潮汐能項目和17個波浪能項目有望在2020年之前安裝成功，這些項目都能提供超過1兆瓦的電能，足以為250個家庭供電。

 

　　能源專家希望有一天，海洋能會為沿岸城市提供大量可靠且沒有碳排放的能量。歐洲海洋能中心的執(zhí)行主管尼爾·柯爾默德表示：“研究顯示，這比人們最初設想得要更加困難，但我們能做到。”歐洲海洋能中心是位于英國奧克尼島上的波浪能和潮汐能設備的主要測試機構。他說：“我們已經(jīng)證明，我們能夠利用不斷運動的海水發(fā)電，這是一個巨大的進步。”

 

　　潮汐能：需要更多金錢投入

 

　　斯特蘭福德灣是英國北愛爾蘭地區(qū)最大的城市貝爾法斯特東南部一個小小的水灣，一天兩次，大約有3.5億升潮水流經(jīng)一條狹窄的海峽，流進斯特蘭福德灣，隨后又回到海洋中。海灣中有一座高塔，其基座被牢牢地固定在海底，基座上有一對16米長的螺旋槳（推進器）。海水流經(jīng)高塔產(chǎn)生的力量與風以555千米/小時行進產(chǎn)生的力量相當，會推動螺旋槳以15次/分的速度告訴旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生的電能高達1.2兆瓦。

 

　　其實，除了傳統(tǒng)的螺旋槳，潮汐能公司也嘗試過一些奇妙的裝置，比如螺絲錘、水上飛機和水下風箏等來發(fā)電。然而，在效率方面，斯特蘭福德灣使用的設備是其中的佼佼者。這臺設備由英國布里斯托爾洋流渦輪機公司研制而成，該公司的數(shù)據(jù)表明，迄今為止，整個潮汐能工業(yè)提供的電力，有90%由這一設計產(chǎn)生。

 

　　斯特蘭福德灣潮汐能發(fā)電項目的高效吸引了工業(yè)巨頭—德國慕尼黑市西門子公司的興趣，并于2012年接管了該公司。洋流渦輪機公司目前打算于2016年前，在威爾士的海岸線上鋪設5臺2兆瓦的設備陣列，目前，他們正在為首批設備的上馬做準備，每臺設備的成本約為1500萬美元。該公司的主席凱·科爾摩爾表示，他們除了增加這臺機器的尺寸，也增加了第三片扇葉，這一方面可以減少振動，并使機器更經(jīng)久耐用。

 

　　位于美國波特蘭緬因州的海洋可再生能源公司的首席執(zhí)行官克里斯托弗·索爾表示，盡管像西門子這樣的大公司正在進入這個產(chǎn)業(yè)，但整個產(chǎn)業(yè)面臨的最大挑戰(zhàn)仍然是吸引足夠多的資金來制造高效耐用的設備模型。索爾的公司已經(jīng)研發(fā)出了一款獨特的設備，并將其鋪設在緬因州的海岸線附近，這臺設備看起來有點像一臺聯(lián)合收割機不斷旋轉(zhuǎn)的葉片。該公司目前正在研究第二代設備，最早將于2015年完成鋪設工作。

 

　　盡管這個領域取得的進步非常大，但人們的疑慮并沒有因此而削減，科爾摩爾說：“我認為有些風險投資公司已經(jīng)對我們不抱太大希望，但這本身就不是一個能快速賺錢的行業(yè)。”

 

　　波浪能：經(jīng)久耐用的機器是“重頭戲”

 

　　波浪中蘊含有巨大的能源潛力，但波浪能產(chǎn)業(yè)面臨著與潮汐能完全不同的挑戰(zhàn)，那就是：研制出能穩(wěn)定可靠地提取這種能量并能在海洋的惡劣環(huán)境下持續(xù)運轉(zhuǎn)的機器。許多公司已經(jīng)設計出了各種類型的機器，從自由擺動葉到能將船只的搖擺轉(zhuǎn)變成圓周運動從而驅(qū)動船上發(fā)電機的回轉(zhuǎn)儀設備等，不一而足。

 

　　每款設備都有自己的優(yōu)勢，但卡內(nèi)基波能研究所鋪設在澳大利亞的浮標則從水上轉(zhuǎn)移到了水下，這樣做的目的一方面是逃脫海洋表面波浪狂暴的撞擊；另外，也避開設備是否好看、是否符合美學原則等方面的爭論，而風力發(fā)電廠就面臨著這樣的爭論。

 

　　隨著波浪攜帶者浮標上下游動，海床上的水泵會通過一個密閉的圓環(huán)讓液體循環(huán)，這個延伸起來大約有3千米長的圓環(huán)與海岸上的發(fā)電設備緊密相聯(lián)。整套設備操作起來像風笛：不斷積累壓力，隨后再緩慢地將壓力釋放出來從而持續(xù)不斷地發(fā)電。同樣的設備總共有三套，每套設備的發(fā)電量都可達到240千瓦?？▋?nèi)基波能研究所曾于2011年在相同海域?qū)εf型號機器進行測試，其發(fā)電量只有新型號的1/3。該公司首席運營官格雷格·艾倫透露，第一款商用型號最早將于2018年面世。

 

　　位于英國愛丁堡的海蛇波浪能發(fā)電公司則采用了另外一種不同的方法。該公司讓5個漂浮于海面的浮標相互連接，這些浮標會隨著波浪像蛇一樣上下浮動。每個浮標都獨立運動，而且，位于每個節(jié)點的液壓泵都能使用波浪的運動來將液體輸送到船上的發(fā)電機來發(fā)電。

 

　　海蛇波浪能發(fā)電公司目前正在奧尼克島上測試一套750千瓦的設備。而且，該公司也與蘇格蘭電力可再生能源公司合作，為液壓泵添加能降低內(nèi)部磨損和撕裂的新元件。另外，該公司還在研究算法，希望借此能讓該設備獨立調(diào)整其16個水壓泵并使發(fā)電量達到最大。

 

　　雖然對波浪能的利用取得了不少成就，但其吸引的商業(yè)投資仍然乏善可陳，彭博新能源財經(jīng)咨詢公司的主編安格斯·麥克羅恩指出，主要原因在于，就是沒有一套設備能在抵御惡劣海洋環(huán)境的同時穩(wěn)定供電。

 

　　環(huán)保和經(jīng)濟效益將取得雙贏

 

　　除了受到資金和技術的制約外，海洋能工業(yè)的發(fā)展還受到眾多監(jiān)管部門的制約，主要集中在對魚類的保護方面，這些人擔心風力渦輪機周圍鳥類大批死亡的慘劇可能會在海洋上再次上演，因此，制訂了一些嚴苛的規(guī)定，比如，在進行海上測試前，海洋流渦輪機公司必須在其渦輪機上放置海豹檢測設備，一旦海豹靠近渦輪機（這種事情基本不會發(fā)生），該檢測設備就會按下緊急關閉按鈕。另外，對愛爾蘭OpenHydro公司設計的位于海床上的渦輪機會將虎鯨變成鯨魚壽司的擔憂幾乎扼殺了在皮吉特海峽（美國華盛頓州西北部太平洋一狹窄而形狀不規(guī)則的海灣）對這一設備進行測試的提議。

 

　　美國緬因州立大學的魚類生物學家蓋爾·茲德爾維斯基表示，她在海洋可再生能源公司安裝的潮汐電機組附近只能得到魚類活動的有限數(shù)據(jù)。她說，魚類很可能會主動避讓渦輪機，但她對一件事情很好奇：當在這組渦輪機組附近再鋪設一臺機組會發(fā)生什么情況？她的研究小組仍在收集基礎數(shù)據(jù)，目的是改善其研究模型并弄清楚潛在影響，需要進行多少實地調(diào)查工作。

 

　　其他人則在實驗室忙得熱火朝天。美國能源部下屬實驗室的生物學家們進行了一些測試實驗，他們讓魚兒通過渦輪機并將魚兒置于與將能源傳到岸上的電纜周圍類似的電磁場中進行觀察。最終得到的數(shù)據(jù)顯示，這兩項研究結(jié)果都表明，魚類并沒有受到永久性的傷害。

 

　　以在皮吉特海峽生活的虎鯨為例，美國能源部下屬的西北太平洋國家實驗室和桑迪亞國家實驗室能源部門的研究人員對最壞的一種可能性進行了研究分析：假如一頭好奇的虎鯨不小心把頭夾在其中一臺渦輪機中了，結(jié)果會怎樣？

 

　　這兩個研究團隊對多種不同的橡膠材料（主要用于模擬虎鯨的皮膚）進行了測試，并制作出了一個模型，以便了解渦輪機的葉片對虎鯨可能會造成的潛在傷害。去年，有一臺死的鯨魚被沖到了位于西雅圖附近的海岸線上，科學家利用計算機，對這頭鯨魚的頭蓋骨進行了電腦斷層掃描，希望能找出鯨魚的脂肪和皮膚的薄弱點，并利用這些信息來改進他們的模型。他們也提取了一些鯨魚的皮膚，在實驗室對其強度進行了測試。

 

　　研究結(jié)果已于今年1月發(fā)布。該研究的領導者、西北太平洋國家實驗室的海洋生物學家安德魯·考平表示，結(jié)果表明，如果一頭虎鯨迎頭撞上渦輪機的一片扇葉，那么，它很可能只會受到一點小擦傷?？计秸f：“當鯨魚撞上船只，只有額骨斷裂才有導致它死亡，而虎鯨撞上扇葉產(chǎn)生的力量根本不足以讓這種事情發(fā)生。”基于此，今年3月20日，聯(lián)邦能源管理委員會批準了該小組在皮吉特海峽進行渦輪機測試的申請。

 

　　考平也正領導一個國際研究團隊，收集和整合所有與潮汐能和波浪能發(fā)展有關的環(huán)境研究，目的在于找出最有可能產(chǎn)生的影響，然后集中精力解決這些問題。

 

　　第一份報告已于2013年1月發(fā)表，其要點專注于以下3個領域：動物的相互作用、渦輪機噪音以及從海洋系統(tǒng)提取能量和降低海水流動速度產(chǎn)生的影響。該研究團隊報告稱，到目前為止，沒有證據(jù)表明，相關產(chǎn)業(yè)的發(fā)展會對海洋生物或海水流動產(chǎn)生重大影響，但大型設備的影響目前還難以預測。

 

　　這三個領域中，噪音問題相對來說更難解決。研究者已經(jīng)對單臺設備進行了精細測量，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在被困于設備之內(nèi)24小時后，魚類除了受到一些皮外傷外，似乎可以忍受這臺機器產(chǎn)生的噪音，但成套設備可能會產(chǎn)生的長期而廣泛的影響難以預測。適度的噪音或許有助于驅(qū)使動物遠離機器，但如果噪音太大，將對鯨魚以及其他依靠聲音通訊的動物造成影響?？计秸f：“這些項目中，很多項目或者說所有項目都需要很好地監(jiān)控，海洋是所有人的后院，因此，在涉及海洋的研究中，我們多么小心都不為過。”

 

　　開發(fā)者、研究者和環(huán)保主義者都認可的一點是：為了更好地了解相關產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟效益和環(huán)境影響，需要在海上布置更多機器。彭博新能源財經(jīng)咨詢公司的主編麥克羅恩認為，由于缺乏商業(yè)利益以及一些項目的終止，波浪能可能無法在他們的下一次評估中占有一席之地，但他也相信，相關產(chǎn)業(yè)必將在經(jīng)濟效應和環(huán)境保護兩個方面獲得雙豐收。

 

　　該領域目前的一個熱點是加拿大的芬迪灣，此處很快將有三個項目上馬，包括安裝一套能發(fā)電4兆瓦的設備，其中兩臺設備來自OpenHydro公司，到2015年，這些設備將能為1000戶家庭供電。如果一切都按計劃進行，該公司希望對設備進行增加和升級，最終能發(fā)電300兆瓦。盡管這僅僅相當于一個小型的燃煤發(fā)電廠的發(fā)電量，但對于海洋能工業(yè)來說，這已經(jīng)是一個了不起的進步了。

 

　　麥克羅恩說：“最終，海洋能工業(yè)將起飛甚至騰飛，海洋中的能量不可勝數(shù)。”