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陽光、沙灘、海浪,還有發電機!

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在夏威夷的海岸,Azura將海浪的動能轉化成電能。來源

夏威夷是著名的巨浪誕生地,各地觀光客與衝浪好手皆慕名而來。但你知道嗎,這些巨浪不只是看起來雄偉,衝起來刺激,它更是一項能被人們使用的再生能源。如今,美國在夏威夷即將使用波浪進行發電,供給島上居民使用。

用波浪發電並不是一件新奇的事,早在19世紀初期就有工程師設計出來(只有設計出來,並沒有做出來),直到70年代「沙特鴨」的出現,才開始蓬勃發展。過去,海洋能源並非顯學,但在能源問題日益嚴重的今天,漸漸受到關注。(沙特鴨,Salter Duck,又稱為「點頭鴨」,是一種凸輪外形的浮體,用途是吸收波浪的能量進而把這能量轉換成為電能,這裝置至今仍被公認是最有效率的波能吸收器之一。資料來源

波浪發電原理是擷取海浪上下震動的位能差或前進的動能,轉換成力學能推動發電機。全球可經濟發展的波浪能有2,000 TWh/年(1 TWh=1012瓦‧小時),美國能源部(DOE)表示只需轉換出5%美國海域的波浪能,就能供應美國500萬戶家庭的用電,但波浪發電機仍有許多待解決的問題,例如轉換效率、成本以及無法穩定供應。

波浪發電雖然原理簡單,卻因龐大的研發成本(海象變化多端,必需實地測試才能得到有用的數據)、維修費用,讓波浪發電機成為商人眼中惡名昭彰的賠錢貨,必須仰賴資金充裕的大型能源公司或是政府補助,才能有長遠發展。

美國這項海浪發電計畫包含了Azura的原型機,由Northwest Energy Innovations製造。比起舊式的海浪發電機只能捕捉單一軸向的波動(例如上下或左右擺動),Azura可360∘捕捉海浪的複雜運動,使海浪發電效率得到提升。


Azura的模擬影片

上個月,Azura正式運作,預計會試運一年,這段期間由各個不同的研究團隊監控,其中包含夏威夷大學的研究團隊,他們曾獨立證實這種波浪發電機是有能力供電給全國電網。如果運作狀況良好,預計2017年將會運作更大型的波浪發電裝置。

大量研究團投入海浪發電的研究工作,堪稱是史上頭一遭。而美國能源部(DOE)也注意到,超過五成的美國人口居住在海岸邊,人口分布讓傳輸的消耗減少,海浪發電成為全新可行的替代能源選項。

美國能源部目前正極力贊助海浪能源的研發,並舉辦「海浪能源獎」,比賽以製造出最好的海浪發電裝置為目標,並開放給大眾團隊參加。比賽報名於上個禮拜截止,共計有92個團隊通過第一階段審核,有希望獲得150萬美元的獎金。八月將會選出20個團隊進入決賽,這20個團隊將會繼續實現他們的設計。

參考文獻:

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PanSci 實習編輯|偏執,自以為,說話pH值偏低,常常誤傷他人,也誤傷自己。念物理系之前,曾以為米諾夫斯基粒子是真實存在,也以為自己可以去光量子研究見到魔神凱薩,念完後仍然執迷不悟的繼續幻想。