去挪威看看海底发电_水车论文

去挪威看看海底发电_水车论文

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海洋是一个巨大的能源宝库,一直以来,很多人都希望能够利用海洋蕴藏的巨大能量来产生洁净的电能,挪威一些工程技术人员的做法或许令你眼前一亮。

欧洲最北端的城市

挪威是一个沿海国家,它拥有众多的岛屿,加上海岸又被海峡和海湾分割得鸡零狗碎,这使得挪威拥有曲折而漫长的海岸线,总长度近2万千米。利用海洋能发电无疑成了挪威的宠儿。哈默弗斯特是位于挪威最北部的一座海滨城市,由于它特殊的地理位置,亦被当地居民称之为“欧洲最北端的城市”。当第一台设备“风车”(实为“水车”)被放入了大海中,这座鲜为人知的小城就开始被世人所关注。设备本身是一个被安放在海底、带有3个叶片的支架,每个叶片的长度为15米,“水车”将海水流动带来的动力转化为电能,这些电能直接被并入电网供当地人所用。

这种发电机看起来有点像矗立在陆地上的风车,不同的是,推动叶片转动的不是风,而是来自于大洋深处暗潮涌动的洋流。按照设计,涡轮的叶片可以改变方向,从而能一直正对着潮流,最大限度地利用能量。从2003年开始,由挪威国家石油公司生产的世界第一台300千瓦潮汐能发电机,已经在挪威海中投入运行,目前各项数据表明运行情况良好。

海洋能发电与风力发电的原理相似,都是将自然界分散的能源富集起来。潮流能发电就是在水下安放大型“水车”,通过周而复始的潮流涌动推动“水车”发电。要使这些设备运转起来,一个必不可少的条件就是水的流动,也就是高潮与低潮之间的巨大落差。此外,还有地理位置、水的深度和放置设备的海湾宽度等等。这里有一个粗略的公式:潮汐越剧烈越好。不过,如果涨潮时的运动过于猛烈,位于海洋深处的“水车”也会遭到破坏。世界上有不少港湾和河口的平均潮差在4.6米以上,北美芬地湾最大潮差有18米,法国圣马洛港附近最大潮差有13.5米,我国钱塘江大潮时最大潮差也有8.9米。据目前勘测,欧洲共有100多个地方适合安装这种发电设备,理论发电功率可达1.25万兆瓦,约相当于12个普通核电站的发电功率。潮汐的发生主要是源于月球引力,因此,地球和月球运动的周期相呼应,两次大潮之间的发生间隔是12小时26分。太阳对地球产生的引力以及按季节规律穿越海底的水流,对这种运动规律的影响是微小的。

世界上第一座“洁净”的城市

让哈默弗斯特成为世界上第一座“洁净”的城市绝非偶然。尽管该城在地理概念上远离欧洲文明的心脏,可是早在一个多世纪以前,哈默弗斯特就已成为世界上第一个为居民提供马路电力照明的城市。其实,这与哈默弗斯特特殊的纬度有直接关系。每年一二月份,当地有两个月的时间见不到日光,所以人工照明显得尤为重要。

近年来,矿物燃料所排放的温室气体对气候造成的负面影响日益凸显,人们为此开始积极开发各种可再生能源,如风能、太阳能和各种海洋能。在风能和太阳能的利用方面,人类已经取得了不少成果,但在对海浪、洋流和潮汐等海洋能的利用方面,受制于成本和技术因素,一直未能取得突破性进展。

挪威北部的哈默弗斯特市对面有很多狭窄的海峡,海水很浅,没有什么障碍物。狭窄的海峡是由很多个岛屿包围而形成的。就是这样特殊的地理环境,使高低潮之间的落差达到了3米,而全球最大的潮汐落差值约为18米。在这里,水流的速度为7千米/小时,涨潮时达到的最大速度为9千米/小时。狭窄的海峡不仅能够使水流更加剧烈,而且还有另外一个优点:使不同的海底水流聚集起来,迫使所有的水流都朝同一个方向流动。

一个个叶片长15米,高达30米的大“水车”被安放在50米深的海底,利用海水的流动来转动叶片就能发电。“水车”顶部距离水面至少17米,以便不影响大吨位船只的航行。“水车”叶片利用每天两次的涨潮作为动力,在转动时效率更高,需要建设一些特殊的堤坝,以储存高潮时涌入坝内的水流。然后在低潮时将水放出,推动涡轮机产生电能。工作人员还把每一个叶片以不同角度固定在螺旋桨轴上的不同方向,以利用来自不同方向的潮汐。

另外,通常涡轮机运转时产生的巨大噪音,会使海洋动物群遭到严重破坏。但哈默弗斯特的“水车”每台的功率达300千瓦,它不仅非常便于安装和调试,而且无噪音,它们的运转不会给海洋动物带来危害。通过位于轴上那些叶片的转动,可以对“水车”进行远程控制,这样就可以充分利用每天发生的两次涨潮。与那些老式技术设备相比较,这种新型设备自然是事半功倍的。这项新技术的优势还在于不受天气影响。只要地球自转,月球围绕地球旋转,潮汐能就会一直存在。

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