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產業動態
日本開發波浪能渦輪機，1% 沿岸能量可抵 10 座核電廠
- 發佈日期:2017/9/26
- 資料來源：https://technews.tw/
- 點閱次數：1292次
作者 Emma Lin | 發布日期 2017 年 09 月 26 日 8:30 | 分類 材料、設備 , 環境科學 , 能源科技 follow us in feedly
（首圖來源：OIST）
波浪能是所有海洋能源中最不穩定的能源，不過日本沖繩科學研究院（OIST）仍打算發展波浪能來發電。在日本，30% 海岸線都放置大量消波塊和防波堤用四腳錐體塊來抵擋海浪侵蝕，OIST 團隊玩轉巧思，選擇將渦輪機放置在這些關鍵海岸線前方當作另一道牆，一方面可為日本生產額外電力送入電網，一方面也可以削減海浪直接衝擊沿岸的力量。OIST 教授 Tsumoru Shintake 稱，「在 1% 海岸線安裝渦輪機就能產生約 10GW 能源，相當於 10 座核電廠。」
波浪能是利用水的位能差、往復力或浮力產生的動力來發電。根據維基記載，雖然自從 1890 年來已有人嘗試使用波浪能，但商業上目前仍未被廣泛採用，2008 年才有第一個試驗波浪能發電的商業電站在葡萄牙開設。波浪能發電與潮汐能發電和海洋環流發電不同，主要競爭對手是海上的離岸風力發電。
《The Atlas》報導，目前全球有部署波浪能實驗項目的地區如夏威夷 Azura 設備、加州大學柏克萊分校的海底地毯、澳洲「人造氣孔」設備、直布羅陀的 CorPower 設備等。
夏威夷 Azura 設備為一種 360 度旋轉的浮動裝置，能從垂直和水平兩方向提取動力波動；海底地毯的靈感來自泥濘海底的波阻效應，加州大學柏克萊分校實驗表明，地毯能夠吸收超過 90% 的波浪能量；澳洲人造氣孔設備看起來則像人的側臉，海水從張開的嘴巴灌入後上升至中空的鼻腔，鼻腔中被擠壓的空氣再驅動渦輪機旋轉發電；直布羅陀的 CorPower 設備則安裝在碼頭上，將波浪的上升和下降轉換成流體壓力。
而日本的波浪能量轉換系統（Wave Energy Converter，WEC）則和防波堤用四腳錐體塊並肩作戰，這些渦輪機放置在第一火線上，比如四腳錐體塊的前方或是珊瑚礁地形。由於從深海湧上淺海珊瑚礁的波浪會因「斷裂」產生極快速水流，渦輪機便在收集海浪能量的同時抵消浪潮直接衝擊岸邊的力道，減少日本沿岸受到的影響。
渦輪機本身設計成能承受極端海浪和惡劣天氣（比如颱風），就像一朵花，直徑為 70 公分的 5 條旋轉葉片由柔軟材料製成，旋轉速度慢到足夠讓不小心被葉片掃過的海洋生物逃脫不受傷，支架結構也靈活彎曲，以避免它們在大浪之下「剛極必折」。研究團隊估計，渦輪機的使用壽命長達 10 年。
雖然研究人員還沒有給出每個渦輪機能夠提供多少能量的確切數據，但是他們估計，「日本約 30% 的海岸沿線都放置了大量消波塊和四腳錐體塊，若每在 1% 海岸線地區部署渦輪機，就能獲得 10GW 能源，相當於 10 座核電廠，產量非常驚人。」
WEC 項目的下一步計畫將是試著安裝 2 個直徑 35 公分的模型渦輪機，首席研究員 Tsumoru Shintake 表示，希望 200 年後，這些渦輪機還是在海上安靜工作著。
A Sustainable Future Powered by Sea
Japanese turbines catch the waves to harvest energy and protect the coastline
Azura wave energy system deployed in Hawaii
Seafloor carpet mimics muddy seabed to harness wave power
“Artificial blowhole" generates electricity from ocean waves
Gibraltar’s landmark wave power station opens for business
（首圖來源：OIST）
波浪能是利用水的位能差、往復力或浮力產生的動力來發電。根據維基記載，雖然自從 1890 年來已有人嘗試使用波浪能，但商業上目前仍未被廣泛採用，2008 年才有第一個試驗波浪能發電的商業電站在葡萄牙開設。波浪能發電與潮汐能發電和海洋環流發電不同，主要競爭對手是海上的離岸風力發電。
《The Atlas》報導，目前全球有部署波浪能實驗項目的地區如夏威夷 Azura 設備、加州大學柏克萊分校的海底地毯、澳洲「人造氣孔」設備、直布羅陀的 CorPower 設備等。
夏威夷 Azura 設備為一種 360 度旋轉的浮動裝置，能從垂直和水平兩方向提取動力波動；海底地毯的靈感來自泥濘海底的波阻效應，加州大學柏克萊分校實驗表明，地毯能夠吸收超過 90% 的波浪能量；澳洲人造氣孔設備看起來則像人的側臉，海水從張開的嘴巴灌入後上升至中空的鼻腔，鼻腔中被擠壓的空氣再驅動渦輪機旋轉發電；直布羅陀的 CorPower 設備則安裝在碼頭上，將波浪的上升和下降轉換成流體壓力。
而日本的波浪能量轉換系統（Wave Energy Converter，WEC）則和防波堤用四腳錐體塊並肩作戰，這些渦輪機放置在第一火線上，比如四腳錐體塊的前方或是珊瑚礁地形。由於從深海湧上淺海珊瑚礁的波浪會因「斷裂」產生極快速水流，渦輪機便在收集海浪能量的同時抵消浪潮直接衝擊岸邊的力道，減少日本沿岸受到的影響。
▲ 渦輪機與四腳錐體塊擺放示意圖。（Source：OIST）
渦輪機本身設計成能承受極端海浪和惡劣天氣（比如颱風），就像一朵花，直徑為 70 公分的 5 條旋轉葉片由柔軟材料製成，旋轉速度慢到足夠讓不小心被葉片掃過的海洋生物逃脫不受傷，支架結構也靈活彎曲，以避免它們在大浪之下「剛極必折」。研究團隊估計，渦輪機的使用壽命長達 10 年。
▲ 日本 OIST 設計的渦輪機。（Source：OIST）
雖然研究人員還沒有給出每個渦輪機能夠提供多少能量的確切數據，但是他們估計，「日本約 30% 的海岸沿線都放置了大量消波塊和四腳錐體塊，若每在 1% 海岸線地區部署渦輪機，就能獲得 10GW 能源，相當於 10 座核電廠，產量非常驚人。」
WEC 項目的下一步計畫將是試著安裝 2 個直徑 35 公分的模型渦輪機，首席研究員 Tsumoru Shintake 表示，希望 200 年後，這些渦輪機還是在海上安靜工作著。
A Sustainable Future Powered by Sea
Japanese turbines catch the waves to harvest energy and protect the coastline
Azura wave energy system deployed in Hawaii
Seafloor carpet mimics muddy seabed to harness wave power
“Artificial blowhole" generates electricity from ocean waves
Gibraltar’s landmark wave power station opens for business
