你只要随便找块海滩看看就能感受到大海的力量：海浪不可阻挡地将悬崖峭壁削成碎石，将岩石冲成沙子。由于油价飙升以及传统能源对气候变化的影响，人们迫切希望找到一种新的可再生能源，海洋便是一个明显可以尝试的地方。从理论上说，只需要海洋中一小部分能量，就能满足全世界所有的电力需求。

 

 

汹涌而来的波浪能

 

　　然而，如何利用海洋倒是件困难的事。近年来，风力发电已经占据了平原和山岭地区，太阳能电池板也铺满了大片的屋顶和沙漠地域。当风力发电和太阳能技术开始出现并逐步提高时，波浪能应用技术仍处于起步阶段。直到2007年11月才出现世界上第一个商业性质的波浪能电厂，它位于葡萄牙附近的大西洋沿海，由蜿蜒起伏的三条蛇形管道构成。

 

　　11月，美国一家名为太平洋天然气与电力（Pacific Gas&Electric）公用事业公司签署了一项协议，从一家波浪能电厂购买电力。这家波浪能电厂即将在加利福尼亚州的沿海开建，并将于2012年开始投入生产。除此以外，世界上其他地方的波浪能应用都还停留在一纸设计上。那些有关波浪能实验和测试的故事，如今都只剩下一再的失望和不断的拖延，众多用来捕获波浪能的设备无一被设计成大型的。波浪具备发电的潜力，但是为什么应用起来这么困难？这种现象能否发生改变？

 

可再生能源的兴起标志着风力发电和太阳能发电将如雨后春笋般出现在世界各地。然而对于波浪能来说又将是怎样的一个情景呢？

 

　　有关波浪能设备的第一件发明专利诞生于18世纪，但是直到19世纪70年代中期才有了一些进展。当时，石油危机启发了苏格兰爱丁堡大学的斯蒂芬•萨尔特（Stephen Salter）教授。他是该校的一名工程师，发明了一种名为萨尔特鸭子（Salter’s Duck）的波浪能发生器。他的设计包含圆弧状浮动罐体，每个都有一间房子大，彼此被连在一起栓到海底。这个被称作“鸭子”的罐体，会被海浪抛出，每个都将做往返摇摆运动。海水的摇摆动作被转换成旋转运动，以此来驱动发电机。经计算，单个“鸭子”将产生6兆瓦的电力，足够支撑4000户家庭的电力供应。

 

　　据初步估计，采用这种方式发电的成本为每千瓦时1美元，远远高于核电的成本，这将是时下最昂贵的电力。但是萨尔特教授及其团队正在改善他们的设计，设法将每千瓦时的成本控制到核电成本以下。即便如此，这项研究计划还是在1982年被政府叫停。具体原因尚没有公开，但是人们普遍认为，这是由核工业人士的游说造成的。在1988年英国国会的一份证词中，萨尔特博士提到，只有“完全移除核电对可再生能源项目方面的影响”，才有可能对潜在的新能源进行准确评估。

 

　　萨尔特的“鸭子”从未投入到公海中实验，但是它激发了大家对波浪发电的兴趣，并激励其他人的设计。其中一个例子就是“长吻蛇（Pelamis）”装置。这套装置由萨尔特的校友设计，该校友现在就职于一家总部设在苏格兰的Pelamis波浪能公司。目前，已经有3套这样的设备部署在葡萄牙的沿海，每套能产生750千瓦的电力。2009年将部署更多的设备，还计划将在苏格兰奥克尼郡和英格兰康沃尔安装这样的设备。

 

　　波浪沿着140米长的蛇形“长吻海蛇”运动，使其铰链关节上下左右摇摆。这使得水流驱动涡轮机，从而带动发电机进行发电。Pelamis发电机目前的设计以很小的截面来承受波浪的冲击，当波浪越来越大时能量吸收越来越少。也许这看起来多余，但大部分时间该装置将不会在惊涛骇浪的海面上运行。如果真的发生了海上风暴，能否完好的保存下来要比发电更加重要。

 

 

原来是浮标

 

　　由温哥华的菲那维拉再生能源公司设计的水上浮筒Aquabuoy使用了另外一种方式。太平洋天然气与电力公司希望将该设备部署在加州海岸：每个水上浮筒就是一个25米长的管子，垂直浸泡在海水中，下部对着海床。置于浮筒内的汽缸活塞（海平面以下）可以随着海浪上下运动，借此将海水推入管道（增压）。当压力达到一定数值时，进入的海水被释放出来，推动涡轮机运转进而发电。

 

　　由于水上浮筒被设计得很简单，只有几个运动部件。但在理论上，有这些部件就足够了。然而，去年海试的时候，一套原型装置由于底部水泵出现故障引起泄漏，沉没到了海底（该项试验主要用来测量水上浮筒的输出功率）。不过菲那维拉尚未公布该项试验的结果。但是该公司表示，只有单个装置至少产生250千瓦的电力时，水上浮筒才具备实用价值，目前它还达不到这一点。

 

　　在众多的设计中，分别由苏格兰自动气象站海洋能源公司和新泽西边宁顿的海洋能源技术公司设计的类似的摆动浮标也处于试验中。前者的设计与众不同的地方是整个浮标完全浸入在海水中；后者的设计称为能源浮标，由西班牙的Iberdrola电力公司在西班牙沿海上进行测试。

 

首个波浪能发电设备水上浮筒（图中最上方）和自动气象站海洋能源公司的浸入式浮筒（图中顺时针靠左）；帽贝；牡蛎以及长吻海蛇

 

　　另一家苏格兰公司Aquamarine Power的波浪发电装置“牡蛎（Oyster）”则有着完全不同的工作原理。它是一个12米高、18米宽的金属振动翼，就近安装在海岸边。当海浪涌来时，振动翼前后摇摆，促使活塞将海水压缩进管道中，从而驱动发电机的运转。发电机是部署在海岸上，因此可以与很多的牡蛎装置进行连接，其中每套装置将会产生高达600千瓦的电力。对于这个设计，接下来需要将置于海中的装置做得更简单和结实，以提高其使用效率。今年夏天将开始在康宁海岸进行相关的测试。

 

　　按照上述设计的逻辑，可以将所有的设备都部署在海岸上，这就是帽贝（Limpet）的设计理念，它出自苏格兰Wavegen公司之手。该公司是德国西门子水电设备有限公司的子公司。自2000年以来，苏格兰海域的艾莱岛上已经有一套原型在运转。帽贝是一个座立在海岸线上的气室，其底部与海水相接，顶部是一个具有固定转向的涡轮，无论海边的气流朝哪个方向流动，它都会沿着一个方向旋转。

 

　　当波浪拍打海岸时，海水涌向气室，促使空气发生移动，进而驱动涡轮旋转。当海水退去时，空气被吸回气室，再次驱动涡轮旋转。艾莱岛上的帽贝有3个气室，可以产生100千瓦的电力。Wavegen公司表示，更大的气室可以产生3倍多的电力。帽贝可以部署在苏格兰和西班牙的海港防浪堤上。

 

　　目前世界上有数十项波浪能利用技术正在开发中。设计理念并不是抑制技术的原因，那么，究竟是什么原因导致波浪能的利用如此之低？牛津大学海洋工程学顾问汤姆•索普（Tom Thorpe）归结于以下几个原因。首先，由于技术起步晚且仍面临一些大的难题，波浪能的应用远低于风能和太阳能。索普先生说到：“这是一个崭新的能源应用技术领域，而风能和太阳能应用技术已经发展了相当长的时间，它们面临的是发展而并非发明问题。”

 

2007年，英格兰西南区域发展机构任命三家公司开发一项1500万英镑的波能源项目

 

　　英国政府决定关闭他们的波浪能研究项目，该项目是20世纪70年代世界上最大的科研项目之一。该决定导致了此领域的研究停滞了近20年。不过英国得天独厚的地理位置就是用来开发波浪能的，这也是为什么如此之多的波浪能应用公司来到此地的原因。英国政府停止开发波浪能应用技术的决定影响到了全世界对波浪能的研究。索普先生提到：“如果我们都不能这么做，那么还有谁可以呢？”

 

　　一旦波浪能应用技术在这10年里复苏，实际应用的问题将会接踵而至。一个具备讽刺意味的老生常谈的问题是，新装置低估了海洋的能量，无法抵挡海浪的冲击。安装波浪能发电设备的成本也很高；需要特种船只将设备吊装到海上，并且还很难对其进行控制。贝尔法斯特皇后大学的工程师特雷佛•维塔克（Trevor Whittaker）曾参与了帽贝和牡蛎两个项目，他表示：“所有能够完成这项工作的船只基本上都在为开展海上石油钻探的公司服务，波浪能发电设备的安装被迫与石油工业能够支付的高成本竞争。”

 

　　另外一个问题是缺乏连接波浪能发电机和电网的基础设施。建设这一基础设施的成本使得小规模的波浪能发电和测试难以实施，同时大型项目又会耗资巨大。解决这个问题的其中一个办法是建立一个“波浪能枢纽”。2010年将在康沃尔沿海部署这样的设备，为测试工作提供连接波浪能阵列的基础设施。

 

 

迎来希望

 

　　但是，波浪能的应用至少有改变的迹象。大型公共事业公司会认真对待这些技术，并与波浪能源公司开展合作；而寻找新项目的风险投资商也加入进来，几家能源公司正在酝酿股票发行事宜。事实上，索普担心的是投资者们的热情可能过高。在其前景比以往任何时候看起来都显得更加光明时，一旦失误，将会导致全盘皆失。

 

　　无论将来只存在某一种波浪能设备，还是因地制宜有多种设备，都将会有被淘汰出局者。但这将改变波浪能的未来，索普说道：“我们会为失败付出悲壮的代价，但是我们也必将取得辉煌的成就。”