“海蛇”的模型

一個(gè)“巨蟒”海浪能裝置的比例模型正在英國(guó)南安普敦大學(xué)接受測(cè)試。這個(gè)裝置的發(fā)明者相信，它能夠?yàn)橛煤＠四苌a(chǎn)低成本電力提供實(shí)際解決方案。

一根巨大的橡膠管——因其像蛇一樣的外形而被取名“巨蟒”（Anaconda）——能為海浪能生產(chǎn)低成本電能中的問題提供解決方案。由于有了英國(guó)科學(xué)家這項(xiàng)極其簡(jiǎn)化的設(shè)計(jì)，海浪能轉(zhuǎn)換機(jī)的制造和維護(hù)費(fèi)用降低，而且能以比其他海浪能轉(zhuǎn)換機(jī)低的成本生產(chǎn)清潔能源。這是海浪能應(yīng)用增長(zhǎng)潛力中的一個(gè)重要因素，因?yàn)槠駷橹梗杀臼遣贾煤＠四苻D(zhuǎn)換機(jī)的一個(gè)主要障礙。

據(jù)英國(guó)媒體報(bào)道，在英國(guó)工程和自然科學(xué)研究理事會(huì)（EPSRC）的資助下，“巨蟒”的發(fā)明者——英格蘭南部南安普敦大學(xué)的工程師們已經(jīng)開始了大規(guī)模的實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目和為此制定的新的數(shù)學(xué)研究。

“巨蟒”裝置在其他方面也具有可觀的吸引力：海浪能發(fā)電不會(huì)產(chǎn)生二氧化碳，有助于應(yīng)對(duì)全球變暖。據(jù)估計(jì)，海浪能與潮汐能的發(fā)電量加起來可以滿足目前英國(guó)電力需求的20％。

“巨蟒”裝置的兩端都是密封的，里面裝滿了水。這種設(shè)計(jì)可以使其固定在海水表面以下，一端朝向海浪襲來的方向。每次海浪拍打到管子的一端使之受到擠壓，在內(nèi)部形成“激突波”，即內(nèi)部壓力波。激突波在管子里面?zhèn)鲃?dòng)，而引起激突波的海浪則在管外以同樣的速度流動(dòng)，這樣就對(duì)管子形成了越來越大的擠壓，于是激突波也會(huì)越來越大。隨之，激突波使得固定在裝置另一端的渦輪啟動(dòng)，于是電能產(chǎn)生，并通過一根電纜傳送到海岸上。

“巨蟒”是用橡膠制成的，所以重量要比其他主要以金屬制成的海浪能裝置輕，而且無需液壓油缸、鉸鏈和鉸接接頭。這樣就降低了成本和維修費(fèi)用以及出現(xiàn)故障的可能性。

這個(gè)“電海蛇”還處于開發(fā)的早期階段，這一概念也僅僅是在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了極小規(guī)模的驗(yàn)證，因此，關(guān)于其發(fā)展?jié)摿Φ闹匾獑栴}仍需要解答。

研究人員的實(shí)驗(yàn)使用了0.25米到0.5米直徑的管子，分別以規(guī)律、不規(guī)律和極大海浪來對(duì)“巨蟒”進(jìn)行測(cè)試。所要衡量的參數(shù)有內(nèi)部壓力、管子形狀改變、固定電纜所需的力度等。

除了觀察裝置內(nèi)部的水力運(yùn)動(dòng)，所得數(shù)據(jù)將形成數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)，從而估計(jì)一個(gè)完整規(guī)模的“巨蟒”能夠產(chǎn)生的準(zhǔn)確電量。研究小組進(jìn)行的數(shù)學(xué)研究是不同尋常的，而且難度很大，這是因?yàn)椤熬掾睂?duì)波浪壓力的反應(yīng)要比船只或岸上建筑物對(duì)此的反應(yīng)復(fù)雜得多。每種情況下都會(huì)有很多自由度和運(yùn)動(dòng)，如垂直和水平彎曲、凸出、伸長(zhǎng)、呈橢圓形、扭曲，由于橡膠的適應(yīng)性，所有這些運(yùn)動(dòng)都會(huì)相互作用。

如果按照設(shè)想來建造，每個(gè)完整的“海蛇”長(zhǎng)度應(yīng)該是200米，直徑7米，安放在海水表面以下40米到100米的位置。最初的評(píng)估顯示，“巨蟒”的輸出功率為100萬瓦（大致相當(dāng)于2000個(gè)家庭的用電），而且生產(chǎn)的電力價(jià)格要在6便士/千瓦時(shí)或者更低。雖然成本是傳統(tǒng)燃煤發(fā)電站的兩倍，但是“巨蟒”裝置與其他主要的海浪能發(fā)電概念相比卻具有成本優(yōu)勢(shì)。

“通過鼓勵(lì)使用海浪能，‘巨蟒’能夠?qū)Νh(huán)境保護(hù)作出極具價(jià)值的貢獻(xiàn)?！必?fù)責(zé)“巨蟒”項(xiàng)目的南安普敦大學(xué)教授JohnChaplin說：“一個(gè)相當(dāng)于完整裝置1/3大的模型將于2009年完成，并進(jìn)行海洋測(cè)試。5年內(nèi)，我們就能看到第一個(gè)完整規(guī)模的裝置出現(xiàn)在英國(guó)海面。”