油价不断上升,全球暖化又日益恶化,以可再生能源来构建可持续发展的地球是指日可待。很多人只知有可再生能源,却未能更有效地收集天然资源。最近,科学家发明的漂浮式风力发电机,及多款新式海浪能发电机,为可持续发展的地球出力。
海上风力涡轮发电机的概念并不新鲜,但传统上会固定在塔上,并架建约40米的水深中,而由于技术问题,迟迟未能建于深海。陆地风力发电机在选址方面亦受限制,一部陆地风力发电机须占用大面积土地,而每平方公里只可设置2至3部风力发电机,所以在有限的土地上兴建风力发电机是甚具争议性。美国东北部,陆上平均风速只约每秒4米,但离岸100米外,平均风速已较前者快2倍多,足见离岸风力能生成更多能源。
美国风力科研中心高档工程师Walter Musial表示,兴建具规模的风力发电塔的成本虽然高,约较陆地风力发电机高50%,但离岸风力无疑是较陆地强,能生成更多电力,但利润丰厚仍不能提高国家引入风力发电塔的数量。也有指兴建风力发电塔会破坏自然景观,曾有能源公司计划在美国麻萨诸塞州南部的一个岛屿10公里外兴建130所风力发电塔,却遭强烈批评,令项目延迟超过3年。直至今天,全球约有300至400个风力发电塔,大部分位于英国及丹麦水域。
新发明:漂浮式风力发电机
科学家相信只要风力发电机更远离海岸,又能解决固定器材的问题,便能增加其数量。其中一个发明家,麻省理工学院海洋工程师Paul Sclavounos指出,漂浮平台支撑风力发电机,它不是固定在海床上,而是由一个弹性平台撑着,利用钢缆把平台捆到海底的混凝土上。研究人员正在美国北面海域兴建漂浮式风力发电机,期望在5年内能大量投入生产。
早前,一间挪威公司利用漂浮平台技术,把发电机的底部设计成一个有浮力的圆筒,并把其连接到100米水深的海床碎石上,风力发电机在150米水深上仍能正常运作,预计2010年完成全面设计工作,成本与在40米水深的风力发电机相等。
更多海浪能发电机面世
除了风力发电,海浪能源亦不能忽视。据Oxford Oceanics创办人Tom Thorpe表示,在发展可再生能源的初期,海浪能往往落后于风能及太阳能,因为技术发展未成熟,成本又高。随着科研日渐进步,全球首个商营海浪能发电站已在07年10月投入运作,并且不断有公司草拟海浪能计划。虽然大规模地应用海浪能仍属初期发展,但早于18世纪,已发出首个海浪能发电器专利权,但一直未有新发展。直到1970年,Stephen Salter需要用多个小金属容器,把其串连起来,并捆到海床,利用海浪的摆动生成电能,每个金属容器约能生成600万瓦特电力。由于成本实在太高,Salter需要再改良及降低成本,但当时英国以「不普及」的理由,把海浪能拒诸门外。
由Salter教授的学生研制的Pelamis,合共3个仪器,每个可生成750千瓦电力,Pelamis经海浪的冲击后,仪器内的液体会加压,随之生成电力。此发明的特别之处是横截面小,海浪愈大,仪器所吸收的能量便减少,目的是增加仪器的耐用性。Aquabuoy也是其中一个海浪能发电机,每条25米长的管道垂直地拴于海床上,以海浪的冲击使其上下快速摆动,为管道内的水加压。水压升至特定界限时,水便会自动流出,使涡轮机转动,生成电力。
名为Oyster的发电机却有不同的设计理念,工程师把高12米、阔18米的可摇晃阻力板,设于近岸边,而每一个Oyster发电器足以生成600千瓦电力,其运作原理是通过海浪冲击,使阻力板前后摆动而生成高压,冲开管道内的活塞。此外,防波堤除了是预防崩堤的危险,亦为海浪能发电机提供「容身之所」,Limpet便是利用防波堤后的空室,透过海水的不规则摆动、冲击,使每个空室的气压不停改变,生成动力,每3个空室平均生成100千瓦电力。
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