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澳大利亚建世界上首个利用波浪能供电项目

近日,澳大利亚工业和创新部长greg combet与特殊事务部长gary gray发表联合声明,宣布政府通过清洁技术创新计划投入127万澳元的资金,支持西澳大利亚州carnegie波浪能有限公司使用波浪能为海水淡化工厂供电的项目。该项目是世界上第一次尝试使用波浪能直接驱动海水淡化高压泵,对于减少碳排放和电力消耗具有重要意义。

中试规模的海水淡化工厂与波浪能发电站位于西澳大利亚州的garden岛。发电站总投入3120万澳元,其中990万澳元来自澳大利亚可再生能源署的支持。

发电站通过使用位于海底的独特水下波浪发电ceto系统,利用波浪能直接驱动海水淡化高压泵,用压力驱动海水通过一系列渗透膜装置,转变为可饮用的淡水。与传统的海水淡化工厂相比较,该项目有望减少电力消耗高达90。

清洁技术创新计划资金来自澳大利亚政府所征收的碳排放税,总额为2亿澳元。该计划支持企业进行清洁技术开发,单个项目支持额度不超过500万澳元。

海水淡化的主要用途

海水淡化即利用海水脱盐生产淡水,是实现水资源利用的开源增量技术,可以增加淡水总量,且不受时空和气候影响,水质好、价格渐趋合理,可以保障沿海居民饮用水和工业锅炉补水等稳定供水。从海水中取得淡水的过程谓海水淡化。

第一个海水淡化工厂于1954年建于美国,现在仍在得克萨斯的弗里波特(freep-ort)运转着。佛罗里达州的基韦斯特(key west)市的海水淡化工厂是世界上最大的一个,它供应着城市用水。 

海水淡化主要是为了提供饮用水和农业用水,有时食用盐也会作为副产品被生产出来。海水淡化在中东地区很流行,在某些岛屿和船只上也被使用。

波浪能的开发

波浪能是指海洋表面波浪所具有的动能和势能。波浪的能量与波高的平方、波浪的运动周期以及迎波面的宽度成正比。波浪能是海洋能源中能量最不稳定的一种能源。

波浪能是由风把能量传递给海洋而产生的,它实质上是吸收了风能而形成的。能量传递速率和风速有关,也和风与水相互作用的距离有关。波浪可以用波高、波长和波周期等特征来描述。

波浪所蕴涵的能量主要是是指海洋表面波浪所具有的动能和势能。波浪的能量与波高的平方、波浪的运动周期以及迎波面的宽度成正比。波浪能是海洋能源中能量最不稳定的一种能源。

台风导致的巨浪,其功率密度可达每米迎波面数千kw,而波浪能丰富的欧洲北海地区,其年平均波浪功率也仅为20-40kw/m^2中国海岸大部分的年平均波浪功率密度为2-7kw/m^2。

将波浪能收集起来并转换成电能或其他形式能量的波能装置有设置在岸上的和漂浮在海里的两种。按能量传递形式分类有直接机械传动、低压水力传动、高压液压传动、气动传动4种。

其中气动传动方式采用空气涡轮波力发电机,把波浪运动压缩空气产生的往复气流能量转换成电能,旋转件不与海水接触,能作高速旋转,因而发展较快。波力发电装置五花八门,不拘一格,有点头鸭式、波面筏式、波力发电船式、环礁式、整流器式、海蚌式、软袋式、振荡水柱式、多共振荡水柱式、波流式、摆式、结合防波堤的振荡水柱式、收缩水道式等十余种。

利用波浪能发电的优势

波浪能发电是通过波浪能装置将波浪能首先转换为机械能(液压能),然后再转换成电能。

波浪这一技术兴起于上世纪80年代初,西方海洋大国利用新技术优势纷纷展开实验。

波浪能具有能量密度高、分布面广等优点。它是一种取之不竭的可再生清洁能源。尤其是在能源消耗较大的冬季,可以利用的波浪能能量也最大。小功率的波浪能发电,已在导航浮标、灯塔等获得推广应用。

波浪波浪能的大小可以用海水起伏势能的变化来进行估算,即p=0.5th2(p为单位波前宽度上的波浪功率,单位kw/m;t为波浪周期,单位s;h为波高,单位m,实际上波浪功率的大小还与风速、风向、连续吹风的时间、流速等诸多因素有关。)。因此波浪能的能级一般以kw/m表示,代表能量通过一条平行于波前的1m长的线的速率。

波浪发电是波浪能利用的主要方式,此外,波浪能还可以用于抽水、供热、海水淡化以及制氢等。波浪能利用的关键是波浪能转换装置。

通常波浪能要经过三级转换:第一级为受波体,它将大海的波浪能吸收进来;第二级为中间转换装置,它优化第一级转换,产生出足够稳定的能量;第三级为发电装置,与其它发电装置类似。

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