波浪能發電的案例
振蕩水柱波浪能發電技術研究進展
摘 要:振蕩水柱（OWC）波浪能轉換裝置具有結構簡單、工作性能可靠和裝置壽命長等優點,是一種主流的波浪能發電裝置。通過對OWC技術的發展過程進行分析總結,全面介紹各類OWC技術及其發展趨勢。根據氣室腔體的工作狀態不同,將OWC裝置分成固定型OWC和振蕩型OWC,其中固定型可細分成岸基固定型、近岸固定型和漂浮錨固型。根據OWC裝置工作原理的不同,分類探討了OWC技術相關的研究成果,并總結了OWC技術的發展趨勢。分析了OWC波浪能轉換裝置中三種不同空氣透平的優缺點,并介紹了一種高效可靠的雙單向透平系統。最后提出三種提高OWC發電效率的建議,并展望了OWC技術的發展前景。
關鍵詞: 波浪能; 振蕩水柱; 空氣透平; 氣室腔體
0 引言
隨著石油危機的爆發和化石能源的不斷消耗, 人類對清潔可再生能源的需求迅速增長。地球表面70%以上的面積都是海洋[1], 海洋上的可再生能源種類眾多且儲量巨大, 其開發利用前景廣闊。
大多數波浪能發電裝置可根據其工作原理不同分成振蕩水柱式（oscillating water column, OWC）、越浪式和振蕩浮子式三種。其中OWC發展最早也較為成熟, 應用也相對廣泛。OWC技術以空氣為能量轉換的媒介, 利用氣室內水柱來推動空氣往復流動, 從而推動空氣透平旋轉帶動發動機發電。本文介紹OWC波浪能轉換裝置的基本原理和目前OWC發電裝置的分類, 并對OWC發電裝置中的空氣透平結構分類進行概述, 最后對未來OWC波浪能發電裝置進行展望。
1 OWC波浪能轉換原理及分類
OWC波浪能轉換裝置屬于氣動式波浪能轉換裝置, 其工作原理是海水在氣室里上下往復運動來壓縮和膨脹氣室內空氣使其與外部大氣產生壓力差, 從而迫使氣室內的氣體通過與外界大氣相接管道流出或流入, 管道中空氣透平被空氣推動旋轉帶動發電機發電。
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波浪發電2
近年來，全球能源短缺，人們越發渴望從大海中汲取能量，波浪能就是其中一種。據科學家推算，地球上波浪蘊藏的電能高達90萬億千瓦時。目前，海上導航浮標和燈塔已經用上了波浪發電機發出的電來照明。小編在這里給大家分享下澳大利亞波浪能的技術設備和項目。
經過十多年的試驗與示范，澳大利亞的卡內基海浪能源公司(Carnegie Wave Energy)目前正在小范圍內試行一個供電項目，即將波浪能轉化的電力輸送給西澳洲地區的電網使用。
“這是將波浪能發電機并網連接到澳大利亞甚至全世界電網的第一步”，澳大利亞可再生能源機構首席執行官 Ivor Frischknecht 在一份聲明中如此說。該機構為這項總耗資 3200 萬美元的項目提供了 1300 萬美元資金。
這種波浪能技術能夠把海洋涌動的海浪轉換為零污染的可再生能源和零污染的淡化水，卡內基海浪能源公司以希臘海洋女神的名字將之命名為 CETO。公司表示，這套系統不同于其他波浪能裝置，因為安裝在海底，這樣可以遠離暴風雨帶來的損害，與此同時從岸上也是看不到的，減少了陸地景觀的破壞，也更加安全。
CETO技術原理
圓形的浮力促動器被安裝在海下 25 至 50 米的深度，同時被連接到海床上的渦輪泵組。當海浪拍擊到浮力促動器上時便啟動泵組，泵組將海水增壓并通過管線送到岸上的水力發電廠，這些被強力增壓的海水再驅動水輪機發電。
高壓水還可以用來支撐岸上逆滲透海水淡化廠的運轉，通過一系列滲透膜裝置逆滲透技術從海水中提取出純凈的飲用水。而以往傳統的海水淡化是使用電動泵，會產生溫室氣體。與傳統的海水淡化工廠相比較，該項目有望減少電力消耗高達90%。
CETO技術優勢
卡內基波浪能源公司稱，CETO技術具有以下優點。
簡易性，僅需一個泵送系統，尺寸大小可控。
展開 海洋能摩擦納米發電網絡的能量管理
海洋波浪能儲量豐富，且幾乎不依賴于環境條件，是一種有望大規模應用的可再生能源。然而由于有效的、經濟的能量采集技術的缺乏，這種能源很少被開發使用。目前，大多數的波浪能發電裝置都是基于電磁感應發電機，具有笨重、體積龐大、昂貴、易腐蝕、在海浪頻率下效率低下的缺點。所以，需要尋找一種小型、輕量化、經濟的、一體化的水波能量收集方法。
摩擦納米發電機（TENG）提供了一種將機械能轉化成電能的新途徑，具有收集海洋表面波浪能的巨大潛能。由于與電磁發電機在物理機制上的根本差異，摩擦納米發電機有望成為收集低頻機械能特別是“藍色能源”的“殺手”應用。2014年王中林院士提出“藍色能源”的思想，將成千上萬的發電單元連接成TENG網絡用來收集大范圍的波浪能。之后，內嵌金屬球的格子狀結構和球殼結構單元組成的發電網絡被研制出來，以及通過彈簧和多層結構的引入，球形發電單元的性能得到了很大的改進。但是，由于大的阻抗和不平衡的負載匹配，發電機網絡很難直接驅動電子設備或者給儲存設備充電。所以，為了打破這一瓶頸，有效的能量管理是非常有必要的，這有利于實現更有效的水波能利用。
【成果簡介】
近日，中科院北京納米能源與系統研究所的王中林院士和張弛研究員（共同通訊作者）等人探究了面向海洋能收集的摩擦納米發電機網絡的能量管理技術與方法，并在Advanced Functional Materials上發表了題為“Triboelectric Nanogenerator Networks Integrated with Power Management Module for Water Wave Energy Harvesting”的論文，博士生梁茜、蔣濤副研究員和博士生劉國旭是論文的共同第一作者。
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波浪發電
BioPower Systems是一家總部設在澳大利亞悉尼的可再生能源技術公司。旗下產品bioWAVE是為了利用海浪發電而設計開發的。其生物仿生學的表面設計結合了高轉換效率和避免過度波的能力，使其以有競爭力的價格發電供應。
bioWAVE設計在海洋波內進行運作，吸收波浪表面及以下的能量。它是一個橫跨整個深度的海底俯仰裝置。現在bioWAVE模型開發將在30米的深度進行，然而1兆瓦的商業模式計劃將在40-45米的深度運行。
bioWAVE的能量獲取和轉換過程已經通過科學研究的論證，在模型比例上進行設備測試，測量結果出自發電設備O-Drive測試模塊。一個依附于海洋的250千瓦bioWAVE示范項目目前進一步發展成與電站連接的1兆瓦的示范項目。
bioWAVE技術原理
bioWAVETM是安裝在海底,樞軸在底部附近。依靠浮體矩陣排列與海面上升和下降(勢能)和海平面下水的前后運動(動能)擺動。樞軸結構隨著海浪來回搖擺，這種運動通過機載獨立的能量轉換模塊O-Drive將能量轉化為電能。O-Drive包含一個液壓系統，這個運動的機械能轉換成液體的壓力，用于發電機旋轉。然后能量由水下電纜送到岸上。從而海洋帶來了高效的清潔能源。
bioWAVE技術優勢
括大效率：專利設計特點使其實現最優性能
低成本的安裝：模塊部署和回收使用標準的容器
獨特的生存能力：為了避免暴露于極端波條件而設計
方便的服務：可拆式動力輸出裝置，模塊簡化運營管
減小影響：維持海洋環境的和諧
bioWAVE項目
仙女港,維多利亞,澳大利亞
bioWAVE試點示范項目在發展沿澳大利亞仙女港口附近。
展開 
【5/17更新】瓦良格號帶來的課題，華南理工：攻破一項世界級的材料難題
它是指海洋微生物、動物和植物在船體等設備表面吸附、生長和繁殖所形成的生物垢，不僅會增大船舶航行阻力，增加其能耗和二氧化碳排放；還會堵塞核電站、熱電站的冷卻水管路，降低其冷熱交換效率，阻礙波浪能發電、潮汐發電等裝備的正常運轉；此外，它還會堵塞海水養殖網箱的網孔，導致大面積魚蝦死亡，降低海洋養殖產能等。
隨著我國海洋事業的不斷推進，不止是航母，各類深海裝備、遠洋船舶、海上風電等，都要面臨著海洋防污的問題。
2003年，項目第一完成人張廣照教授把目光投向海洋防污研究。隨后在兩個國家重大科學研究計劃的支持下，他帶領團隊踏上“動態表面海洋防污材料及配套防護技術”的課題攻關之路。
張廣照
直至2012年，項目組在技術攻關上才開始取得突破性的進展。2013年至2016年之間，相關技術理論及成果開始正式形成，并且邁入了實用及成果轉化的階段。
回顧這段歷程，項目組負責人張廣照說，相比起海洋防腐技術，海洋防污技術的研發周期非常漫長。海洋防腐所面對的是海水或大氣等腐蝕環境，可以在實驗室中對相關材料進行模擬測試，而海洋防污材料的測試，必須“實船實驗”，成本、人力投入都極其巨大。
課題難度：要應對極其復雜的海洋環境
被稱為材料界的“桂冠”級難題，要研發海洋防污材料的技術難度究竟有多大？
此前，我國造船行業所使用的均為國外的技術產品，國內95%的市場均為國外所占據。
項目主要完成人，華南理工大學教授馬春風介紹說，海洋防污技術首先所面臨的是極其復雜的海洋環境，不同的海域有著不同的溫度、鹽度以及海洋生物種類，適用于某些海域的涂料，并不能保證適用于其他海域。
展開 使用SmartDO/ANSYS進行波浪發電機之結構優化
使用SmartDO/ANSYS進行波浪發電機(Waver Energy Converter)之結構優化設計3 W# ?6 r* p$ g; o4 |& ]
本期之電子報, 介紹結合SmartDO與ANSYS進行波浪發電機(Wave Energy Converter)之結構優化設計. 在本例中, 原始設計之最大應力遠大于容許應力, 重量約為三噸. 經SmartDO優化設計后, 其應力降至容許應力以下, 其波浪能量轉換能力不受影響, 而其重量減少約 19%.
SmartDO_eNews_20120620.pdf
一種基于液-固界面摩擦納米發電機的高靈敏度波浪傳感器及其在智能海工裝備的應用
【引言】
準確預測波浪信息對海洋工程建設、海洋資源開發利用、環境保護、海上安全和海洋災害預警至關重要。為了提高智能海工裝備的環境感知能力，開發出高靈敏度波浪傳感器以監測海浪與海上平臺、船舶等海洋設備之間的相互作用非常重要。最近，基于摩擦起電效應和靜電感應耦合的摩擦納米發電機(TENG) 用于能量收集和自驅動傳感器已經成為一種強大的技術。作為最重要的TENG類型之一，基于液-固界面的TENG可用于收集水波能量和其他應用，例如自供電pH計、濃度或壓力傳感器。研究人員提出并探索了一系列用于收集水波能量和傳感的液固界面摩擦納米發電機(LS-TENG)，可收集由液-固界面產生的靜電能。此外，還研究了類似浮標的LS-TENG和水槽式LS-TENG，以有效地收集水波能量。U形LS-TENG作為自供電多功能傳感器，其中復雜的機械運動可以轉化成壓力和電信號。因此，液-固界面摩擦納米發電機具有很大的潛力，可用作智能海工裝備的高靈敏度波浪傳感器。
【成果簡介】
近日，美國佐治亞理工學院王中林院士(通訊作者)等提出并系統地探究了一種基于液固界面摩擦納米發電機的高靈敏度波浪傳感器，并在Nano Energy上發表了題為“A highly-sensitive wave sensor based on liquid-solid interfacing triboelectric nanogenerator for smart marine equipment”的研究論文。上述波浪傳感器由銅電極、覆蓋具有微結構表面的聚四氟乙烯膜制成。作者系統地研究了傳感器基底、波高、頻率和鹽度對波浪傳感器輸出性能的影響。結果發現，輸出電壓隨波浪高度呈線性增加。
展開 可以發電的衣服！運動和出汗就能發電！
新能源一般是指在新技術基礎上加以開發利用的可再生能源
包括太陽能、生物質能、風能、地熱能、波浪能、洋流能和潮汐能等
最近幾年新能源發電發展迅速
生活中常見的就是太陽能和風力
在現在這個信息時代
手機時刻需要電量
沒電了需要充電寶
那么充電寶也沒電了怎么辦？
老外又找到了新辦法
只要你穿上這件能量收集運動服
運動和出汗就能產生電能！
或許未來的窗戶能發電 透明的太陽能發電面板
與水能或者說風力相比，對于普通的用戶來說，太陽能似乎距離我們的日常生活更貼近一些。
雖然這十幾年來，太陽能技術得到了長足的發展，體積和外觀都得到了極大的進步，但為了提高吸熱能力，我們看到的太陽能發力裝置基本上都會采用深色的外觀，比如你家的太陽能熱水器發電面板。不過伴隨著太陽能技術的突破，全新的透明太陽能材質甚至能夠讓家庭中常見的窗戶變成發電面板。
密歇根州立大學副教授 Richard Lunt 帶領的科研團隊，成功研發了這種令人難以置信的新材料，它可以大大改變我們對使用太陽能的看法，甚至這個透明的太陽能發電面板，能在未來能夠應用到智能手機等設備上，我們只需要將其放到太陽下就能提供恒定的電流功率。
如果說這個新的材料能投入商用的話，我們在未來或許會看到，陽臺上我們可以放置這樣的透明發電面板，而我們家里所有的窗戶，都會成為一個個“發電裝置”。這樣一來，所有的用戶都能使用到更加清潔的，可持續利用的綠色能源。
Richard Lunt表示，“高透明的太陽能電池代表了新太陽能應用的未來潮流。我們分析了它的發展潛力，從實驗結果來看，它可以提供和屋頂太陽能相似的發電能力，而且能夠提升建筑物、汽車和移動設備的效率。”
也有的朋友提到，如果說這個透明的太陽能發電面板以后能進化成“可以變色”的太陽能發電面板，那就更酷炫了，當我們有需要的時候，它可以是深色的，也可以是透明的。
這樣的研究也許真的能開創一個新的時代，來吧，讓我們一起來期待，家里的窗戶都會變得更加的有用吧！
內容來源：威鋒網
展開 為什么風力發電機轉得那么慢還能發電？
風力發電機是將風能轉換為機械功，機械功帶動轉子旋轉，最終輸出交流電的電力設備。
我們曾報道過位于丹麥的V164，高達220米，上面安裝有3個巨型葉片，每個葉片長達80米。一天24小時能發電26萬度，足夠滿足數百戶家庭1個月的用電量。
關于這個發電量，小編收到大家的疑問比較多，風機轉得這么慢能發電嗎，發電量真的有那么多嗎？
大家都玩過手搖發電手電筒吧，使勁的搖幾下，手電真的能亮一會，但是持續的時間并不長。最經典的要數手搖剃須刀了，記得上高中那會，十分流行（一不小心就暴露年齡了）。
當然，風機并不同于這種手搖玩具，它真的在發電！
其實，風機葉片轉速慢的原因很簡單，這跟自身的重量以及風速有很大關系。
越大型的風機，葉片越長，重量越大，轉得越慢。1.5兆瓦風機葉片重約6噸，是0.75兆瓦風機葉片的1.8倍，但每分鐘才轉18圈，只有0.75兆瓦風機的3/4。
風機葉片的轉速跟風速也有很大關系，風速越快，風機轉得越快。1.5兆瓦風機在風速達到3米每秒時，就可以通過轉動齒輪提高轉速，從而帶動發電機發電。
那么，風機葉片轉速能不能隨著風速的增加而無限增大呢？
那肯定不是。
當風速超過風機限定速度時，風機就要停止工作。因為如果轉速過快，離心率大大增強，慣性趨勢會打破風機自身的平衡，葉片就容易折斷。
因此，每種型號的風機都有最大轉速。
展開 “雙輪”小型水力發電機：2米寬小河就能發電，功率1500W！
這些河流幾乎都沒有被利用，其實近些年，為這些河流研發的水力發電機越來越多。因為它們的成本低，安裝簡單，而且不用攔河筑壩，不會對環境造成不可逆的影響。
我們今天說的這款雙滾輪水力發電機就是一款專門為了這些小河流打造的半潛式發電機。
它的結構特別的簡單，簡單到除了兩個水力滾輪和傳動機構之外，甚至連點裝飾都沒有。它的安裝也同樣簡單，把發電機上的角鋼固定在河岸上就ok了。
這種發電機比較適合寬度2到3米的河流，水深超過60厘米就行。如果水流流速能夠達到1.2米每秒，那么發電機的發電功率可以達到1500瓦，應付一些簡單的用電綽綽有余。
而且，這種發電機只深入水面幾公分，對于河流里的魚類和其他的生物也不會有危害。雖然它的功率并不算大，但架設成本很低，甚至一條河流上可以部署多個設備來彌補功率的不足。如果家門前的小河滿足這樣的條件，倒是可以買一個用來發電。對此，你有什么看法呢？
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牛糞也能發電?
據外媒報道，寶馬計劃將其生產用電完全轉向綠色電力，因此它利用了一些不尋常的能源，比如：在南美洲其工廠使用牛糞和雞糞發電的生物質能發電廠提供電量。
寶馬采購部主管Markus Duesmann在波恩舉辦的聯合國氣候大會上發表演講稱，寶馬計劃在2020年之前，將其所有外購的能源轉成可再生能源。
為達成此目標，意味著寶馬遍布14個國家的31個工廠需在當地購買清潔能源。寶馬使用的能源非常廣泛，比如其德國萊比錫工廠使用的是風力渦輪機發電；其美國斯帕坦堡工廠使用附近的垃圾填埋池的沼氣發電。
寶馬在電動汽車領域花費了數十億美元，同時其正在努力向可再生能源的轉變。由于生產電池的原材料費用高昂，使得生產零排放汽車的優勢并不那么明顯。因而生產更清潔汽車的需求得到了密切的關注。
事實上，寶馬年均用電量為1TW——該電量相當于22.2萬個普通家庭的用電量，因此寶馬需要獲得足夠多的可再生能源。
寶馬可持續戰略部門主管本周二表示，為實現這一目標，寶馬將尋求與太陽能供應商達成更多的供應協議。
他表示，寶馬一半的能源需用于加熱程序，比如為汽車噴漆等。
信息源自：網易
展開 太陽能在陰天不能發電？
問題解決了，但這一發現引發了更多的科學問題，研究人員就想，在化學中，降解通常意味著釋放電子，如果電子釋放的速率足夠高，是不是就能產生可測量的電流呢？
太陽能發電有許多好處，比如減少化石燃料的使用、更加清潔、取之不盡用之不竭、不會產生碳足跡等。但也有局限性，那就是必須有太陽，如果陰天就沒法兒了。
現在，一種利用染料將光轉化為能量的基因工程菌（genetically engineered bacterium）可能會改變陰天不能用太陽能發電的狀況。加拿大不列顛哥倫比亞的科學家從大腸桿菌中建造了一個廉價的、可持續的太陽能電池，從而創造了一個生物成因的太陽能電池，之所以取這個名字，是因為這種電池是由生物體構成的。這并不是第一個試驗性的生物成因太陽能電池，但這次的電池和以往的都不同，科學家表示現在的這種電池能產生更強大的電流。而且，這種電池在昏暗的陽光下也能像在明亮的陽光下一樣有效。
不論是什么材料，只要能在陽光照耀下發生反應釋放電子，那么可以嘗試用于太陽能發電。在生物太陽能電池中，被陽光喚起的材料就是生物性的。常規情況下，太陽能電池板利用無機的晶體硅來產生電流，而現在，晶體硅就換成了染料。
“不列顛哥倫比亞迫切地希望成為世界上最主要的去碳化經濟體之一，”不列顛哥倫比亞大學化學和生物工程學系教授維克拉姆帝亞˙亞達夫（Vikramaditya Yadav）說道。“清潔能源的生產與供應是實現這一目標的關鍵，而太陽能是能源部門實現去碳化的主要候選。然而，不列顛哥倫比亞冬季天氣陽光條件不好，在這種情況下，想利用好太陽能，就得需要一種獨特的光伏材料。”
亞達夫表示，他們的解決方案耗資不高，而且最終“可以像傳統的光伏發電一樣，發揮同等的效率。”
展開 國家能源集團竟然要造能發電的房子？
有能發電的房子？
未來，城市里一棟棟漂亮的建筑會成為最具發展空間的分布式能源形式，由能源消耗者變成能源生產者？
你確定這是事實而非想象？
借助科技創新的力量，這確實正在成為現實，而非人們美好的想象。有圖有真相，一起來看看：
眼前這個房子看上去似乎跟普通的建筑并無二致，但其實它是一個可以發電的房子，所有的奧秘就在這黑色的幕墻里，這個幕墻制造所采用的銅銦鎵硒薄膜光伏建筑一體化(CIGS-BIPV)技術近日在西安光伏產業發展高峰論壇暨展覽會上正式亮相。小房子就是銅銦鎵硒薄膜光伏建筑一體化（CIGS-BIPV）在展會上的核心技術展示單元平臺。
國家能源集團總經理、中國工程院院士凌文在展會上說：“作為中國最大的一次能源供應商，我們在全力實現傳統能源清潔化的同時，致力布局清潔新能源的規模化。目前在銅銦鎵硒薄膜光伏建筑一體化(CIGS-BIPV)技術與應用研究上取得重大突破，由國家能源集團牽頭實施的這一科技創新項目在世界上首次高度集成了銅銦鎵硒薄膜光伏建筑一體化裝配技術、光伏光熱太陽能綜合利用、直流電供電系統、智能樓控系統、自動化控制系統、大數據、云平臺等多項技術，將銅銦鎵硒光伏技術與建筑工程深度融合，實現了真正意義上的光伏建筑一體化，讓城市建筑由能源消耗者向能源生產者轉變。”
展開 新型太陽能電池板問世，黑夜也能發電
太陽能電池板是以太陽光直接發電的光電半導體薄片，只要滿足一定的光照即可將光能轉化為熱能。近日，斯坦福大學科學家們研發出一種新技術，該技術可使太陽能電池板在黑夜中產生電能。
根據發表在《應用物理快報》上的論文介紹，它就像一個經典的太陽能電池板，在白天將陽光轉化為電能。到了晚上，嵌入式熱電發電機 （TEG） 則會“從光伏電池與周圍環境之間的溫差中獲取電能” 。
眾所周知，光子通過與物質的分子碰撞后將動能轉移到分子上，分子動能升高開始發熱，因此除絕對零度外任何物體都會放射出紅外線，紅外線唯一能感覺存在的就是它的熱效應，但這個過程絕不是單向的。
太陽輻射在白天將地球加熱，晚上被作為紅外光釋放出來，科學家們研發了一種紅外夜視鏡相同材料建造的熱輻射二極管，通過接收熱源輻射到較冷區域的熱能能量轉化為電能。
將功率轉換器從冷端換到熱端制作太陽能板，研究人員表示這是全世界首次實現這種技術，雖然在夜間只能產生約1/10的太陽能電池板的電量，但只要不斷改進，未來或許可以創造出只依靠人體或動物散發的熱量便可運行的設備。
領導這項研究的斯坦福大學電氣工程師Shanhui Fan表示，他們為光伏電池附上了一種稱為熱電模塊的絕緣材料。這種材料就像一個水電站大壩，吸收熱流并從中產生能量。
該技術通過將白天的熱量捕獲到散熱器中來發揮作用。然后，當這種能量自然地輻射回太空時，其中一些能量可以被TEG和一種可以捕獲熱波長的獨特材料捕獲。
盡管取得了突破性進展，但該技術仍然存在許多挑戰。首先，夜間產生的功率僅為50mW/平 ，而標準太陽能電池板約為1000W/平。其次，熱量會相對較快地冷卻下來，從而轉化為產生的電量衰減。
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