日本開發波浪能渦輪機，1% 沿岸能量可抵 10 座核電廠

【Technews科技新報】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）仍打算髮展波浪能來發電。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、往複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 度旋轉的浮動設備，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 項目的下一步計劃將是試著安裝 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。

（首圖來源：OIST）

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