潮汐能：清潔發(fā)電下個(gè)站點(diǎn) |
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| 摘要：潮汐能：清潔發(fā)電下個(gè)站點(diǎn) |
當(dāng)克里斯托弗·R·索爾站在西部通道旋流的海水前，描述他的公司在替代能源方面的遠(yuǎn)景時(shí)，他并沒(méi)有面對(duì)著成群的風(fēng)力渦輪機(jī)或者大批的太陽(yáng)能電池。 事實(shí)上，索爾甚至沒(méi)有看到什么可以阻攔他對(duì)海峽對(duì)岸的加拿大的夢(mèng)想。如果他的計(jì)劃可以取得成果，一系列的渦輪機(jī)將會(huì)在遠(yuǎn)方置入水底，開(kāi)始運(yùn)行，制造出電力，再連接到岸上的變電站。 他的公司，海洋可再生電力公司，是諸多試圖發(fā)展潮汐能的新興企業(yè)之一：以水為動(dòng)力的渦輪機(jī)，潮水漲落時(shí)，在水流作用下旋轉(zhuǎn)，從而使發(fā)電器生產(chǎn)出電力，這種電力是清潔的，他們希望，價(jià)格也會(huì)是合理的。 能源公司試水潮汐發(fā)電 “我們不會(huì)打擊美國(guó)俄亥俄河谷老的煤電廠?！彼鳡栂壬f(shuō)，他曾經(jīng)有數(shù)十年的發(fā)展熱電聯(lián)產(chǎn)的電廠和其他電力工程的經(jīng)驗(yàn)?！暗俏覀儼l(fā)展新的電力資源會(huì)更有競(jìng)爭(zhēng)力，包括新的化石燃料資源。”這是一個(gè)富有雄心的目標(biāo)，對(duì)該公司的主席和首席執(zhí)行官索爾來(lái)說(shuō)。 潮水在全球每個(gè)地方都是每天潮漲潮落兩次。像在東埠這樣的地方———之前曾經(jīng)是一個(gè)沙丁魚(yú)之都，位于芬迪灣(西部通道是圍繞它的幾條很深的海水通道)，至少在目前，用潮汐發(fā)電最合適。 這里的潮水很高，水流也很強(qiáng)勁，每天四次最高峰的水流，可達(dá)到6海里/小時(shí)，大概合7英里/小時(shí)?！拔覀冇忻绹?guó)東海岸最好的潮汐水流?！?/p> 潮汐發(fā)電并不是一個(gè)新創(chuàng)意。不少潮汐發(fā)電站已經(jīng)在全球各地開(kāi)始運(yùn)行，其中一家位于法國(guó)，已經(jīng)有40多年之久。但是它們代表著一種舊的方式，建造攔河壩或者水壩，攔阻潮水。然后水從渦輪機(jī)里被釋放出來(lái)，潮水發(fā)電的原理跟傳統(tǒng)的水力發(fā)電廠一樣。 連東埠自身，在20世紀(jì)30年代，富蘭克林·羅斯福政府也曾經(jīng)建議在此修建傳統(tǒng)的潮汐發(fā)電廠，只是一年后又廢棄了該計(jì)劃。 大壩修建極其昂貴，而且會(huì)造成普遍的環(huán)境問(wèn)題，比如東埠工程，會(huì)導(dǎo)致兩個(gè)海灣被堵塞，永遠(yuǎn)地改變這個(gè)區(qū)域的生態(tài)系統(tǒng)。索爾說(shuō)，因而替代的方案是，直接將渦輪機(jī)放入水流中，這樣有可能成本更低，也不會(huì)破壞環(huán)境。 但是并沒(méi)有人可以完全確認(rèn)這一點(diǎn)，因?yàn)樗聹u輪機(jī)發(fā)電的方式還處于嬰兒期。在世界上其他地方，有一些潮汐發(fā)電工程，如北愛(ài)爾蘭，但是在美國(guó)只有很小的發(fā)展項(xiàng)目，比如在紐約東河由韋爾電力公司執(zhí)行的工程。其技術(shù)還在測(cè)試中，而環(huán)境相關(guān)問(wèn)題也沒(méi)有得到徹底驗(yàn)證。但是，可以預(yù)測(cè)，在曼哈頓、緬因州或者美國(guó)其他地方的潮汐發(fā)電場(chǎng)至少在若干年后，將會(huì)成為電網(wǎng)里電力的重要輸入源。 發(fā)展階段類似當(dāng)年的風(fēng)電 在許多方面，潮汐發(fā)電都跟兩到三年前的風(fēng)力發(fā)電處在相似的發(fā)展階段?！帮L(fēng)電剛開(kāi)始發(fā)展的時(shí)候，也完全是小的工程?！泵绹?guó)科羅拉多州的全國(guó)可再生能源實(shí)驗(yàn)室的一位研究人員羅伯特·特瑞歇說(shuō)，他研究一門稱為海洋流體動(dòng)力學(xué)的學(xué)科，這個(gè)包羅萬(wàn)象的詞匯包涵潮汐、波浪和海洋熱能?！八麄?風(fēng)電廠商)學(xué)習(xí)如何運(yùn)行和維護(hù)他們的機(jī)器，某種程度上是充滿了失敗和反復(fù)試驗(yàn)的過(guò)程?！?/p> 而現(xiàn)在，龐大的、高效的風(fēng)力渦輪機(jī)已經(jīng)成批出現(xiàn)在大型風(fēng)場(chǎng)。而對(duì)于潮汐發(fā)電，特瑞歇說(shuō)，“我相信人們會(huì)看到完全相同情形的革命?！?/p> 但是可能要不了這么長(zhǎng)的時(shí)間，蒂姆·拉姆齊說(shuō)。美國(guó)能源部門的一位項(xiàng)目官員說(shuō)，該部門投入資源到潮汐發(fā)電工程，是在兩年前才剛剛開(kāi)始。 “我認(rèn)為潮汐能要達(dá)到風(fēng)電現(xiàn)在的發(fā)展水平不需要20年或30年的時(shí)間”，拉姆齊說(shuō)，“可能只需要10年的時(shí)間就能趕上?！币?yàn)椋娔X和其他研究工具比過(guò)去先進(jìn)多了，而且有更精確的軟件模型可以模擬渦輪機(jī)的性能和效率?！拔覀兊钠谕?，有足夠的空間可以讓它變得不僅可行而且經(jīng)濟(jì)，”他說(shuō)。 潮汐能的研究者們從關(guān)于風(fēng)電的工作中學(xué)到了很多。流動(dòng)的水和流動(dòng)的風(fēng)的運(yùn)行很相像，但是因?yàn)樗拿芏雀?，同樣體積的水包含著更多的能量。這使潮汐能有風(fēng)電沒(méi)有的優(yōu)勢(shì)，電力研究所的工程經(jīng)理保羅·雅各布森說(shuō)，因?yàn)樗臏u輪機(jī)可以建造得小得多。 不過(guò)，總的來(lái)說(shuō)，風(fēng)電潛在的可開(kāi)發(fā)量(包括太陽(yáng)能)比潮汐能要大得多。美國(guó)的一家電力研究所估算，在其研究的位置，包括擁有強(qiáng)有力的潮水的區(qū)域如緬因州北部、西北太平洋還有阿拉斯加州，潛在可開(kāi)發(fā)的潮汐能共有13吉瓦(GW，相當(dāng)于10億瓦)。相比而言，當(dāng)前對(duì)美國(guó)潛在可開(kāi)發(fā)的風(fēng)電量至少要高出幾百倍，單單已安裝的風(fēng)電容量就達(dá)到了35吉瓦。 但是，像海上風(fēng)電場(chǎng)一樣，潮汐能發(fā)電站需要在海岸線附近建設(shè)，而海岸線靠近人群聚居的地方。 “城市一般都建設(shè)在江河的入?？?，因?yàn)樵诠爬系臅r(shí)代，這里才能有好的交通?！碧厝鹦┦空f(shuō)。而江河入海口往往能提供有保證的潮汐發(fā)電的地點(diǎn)，尤其是技術(shù)的進(jìn)步能完成從速度較慢的潮水可以發(fā)出更多的電。 “它的吸引力不在于量有多大，而在于它是‘零碳’的，它就在那兒”，特瑞歇博士說(shuō)，“你無(wú)需建造輸電線?！?/p> 像風(fēng)電和太陽(yáng)能一樣，潮汐是間歇性的資源。即使在潮水強(qiáng)大的區(qū)域，在高潮和低潮時(shí)間，水流有時(shí)候也會(huì)太慢，不足以讓渦輪機(jī)旋轉(zhuǎn)起來(lái)。 索爾預(yù)測(cè)在東埠，他公司的機(jī)器將會(huì)有75%的時(shí)間是可以發(fā)電的?！八强勺兊摹保f(shuō)，“不是單一資源的發(fā)電方案?！?/p> 風(fēng)電和太陽(yáng)能同樣不是。但是潮汐是高度可預(yù)測(cè)的。“我們可以告訴你下100年我們生產(chǎn)多少電”，索爾說(shuō)，“對(duì)風(fēng)電不可以預(yù)測(cè)，對(duì)太陽(yáng)能也不行。” 這種可靠性對(duì)電網(wǎng)管理者有吸引力，雅各布森說(shuō)，“他們可以借此增加其他電力資源并為其做出新計(jì)劃?！?/p> 第二代橫流式設(shè)備研發(fā)中 在原理上，一些潮汐能的渦輪機(jī)跟風(fēng)力渦輪機(jī)很相似。比如，韋爾電力的東河項(xiàng)目，采用軸流式渦輪機(jī)，其旋轉(zhuǎn)軸的方向與水流的方向一致。像風(fēng)力渦輪機(jī)一樣，它們看起來(lái)像是大型的螺旋槳。只是更加短而粗，比風(fēng)電葉片小。 在紐約羅斯福島和皇后區(qū)之間的河流里，韋爾電力曾安裝了測(cè)試渦輪機(jī)，并且運(yùn)行了多年。最近，該公司移除了老渦輪機(jī)并著手研制下一代機(jī)器的工作。它已經(jīng)向美國(guó)聯(lián)邦能源管制委員會(huì)申請(qǐng)?jiān)S可，開(kāi)設(shè)新項(xiàng)目，在河中投放30臺(tái)新型渦輪機(jī)，在頂峰時(shí)間可產(chǎn)生大約1吉瓦的電力。 特雷·泰勒，韋爾的合伙創(chuàng)始人和公司主席，說(shuō)環(huán)境相關(guān)研究已于夏季結(jié)束?！拔覀兤诖谀塬@得許可?！钡窃诘玫礁嗳谫Y之前，該項(xiàng)目難以取得更多進(jìn)展。 海洋可再生電力公司在其阿拉斯加的項(xiàng)目里，也決定使用不同種類的渦輪機(jī)，采取橫流設(shè)計(jì)，其中旋轉(zhuǎn)軸的方向跟水流方向垂直?？雌饋?lái)像是卷筒式割草機(jī)的工作端，只是尺寸屬于超大。一個(gè)完整的單元將會(huì)有20英尺長(zhǎng)，每個(gè)發(fā)電器的兩側(cè)有兩個(gè)單元，在高峰時(shí)能發(fā)電250千瓦。這些單元會(huì)安裝在底座上置于水底，在有些案例中可以達(dá)到四個(gè)單元連接在一起。 該公司的計(jì)劃是明年在西部通道安裝一個(gè)單元，緊接著在考波斯布克海灣安裝更多的單元，該海灣位于東埠的另一邊。 不過(guò)，現(xiàn)在公司還在停泊于考波斯布克的一艘駁船上測(cè)試它的渦輪機(jī)和發(fā)電系統(tǒng)。擁有兩個(gè)單元的發(fā)電器的渦輪機(jī)可以用液壓掘進(jìn)機(jī)在水中降低或者提升。在渦輪機(jī)還沒(méi)有放入水底前，灰色的駁船頂端有間裝滿電力調(diào)節(jié)裝置的小屋，看起來(lái)很像自家制造的用漿輪推進(jìn)的明輪輪船。 環(huán)境和成本是發(fā)展門檻 關(guān)于潮汐渦輪機(jī)的話題之一是，它們會(huì)殺死或傷害游經(jīng)它們的魚(yú)類。雖然研究結(jié)果還沒(méi)有出來(lái)，但索爾表示，他公司的渦輪機(jī)的設(shè)計(jì)會(huì)旋轉(zhuǎn)得相對(duì)緩慢，從而將危險(xiǎn)降到最低。 雅各布森說(shuō)環(huán)境影響評(píng)價(jià)將會(huì)是潮汐能系統(tǒng)發(fā)展的“重大門檻”?！斑@些設(shè)備會(huì)放置在新的區(qū)域，這些區(qū)域沒(méi)有經(jīng)歷過(guò)工業(yè)發(fā)展”，他說(shuō)，“因此會(huì)有許多問(wèn)題?！?/p> 成本是另一個(gè)重點(diǎn)?！白罱K，我們是向用戶出售電力，而電是商品”，索爾說(shuō)，“很顯然我們第一批的設(shè)備是無(wú)法與煤電競(jìng)爭(zhēng)的。我們的挑戰(zhàn)是生產(chǎn)足夠多的設(shè)備并簡(jiǎn)化制造流程，使得成本更具競(jìng)爭(zhēng)力?！?/p> 如果沒(méi)有融資，完成這些會(huì)很困難，對(duì)索爾的公司來(lái)說(shuō)，其他新興的替代能源籌集資本同樣有困難。公司需要為西部通道的潮汐發(fā)電系統(tǒng)的繼續(xù)發(fā)展和設(shè)備安裝籌集資金1000萬(wàn)到1200萬(wàn)美元。 但是索爾樂(lè)觀地認(rèn)為，一旦設(shè)備開(kāi)始發(fā)電，公司可以吸引到不同種類的投資者?！八麄儾辉偈羌夹g(shù)投資者，而將是項(xiàng)目投資者?！彼f(shuō)。 |
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