地球的海洋是潜在的巨大能源。我们为什么不利用它们？

向地球上最大的未开发资源打招呼。

海洋是能源生产的巨大资源，但到目前为止，我们的技术仍难以利用它。

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随着对更多清洁可再生能源的不断探索，我们似乎忘记了利用一种资源。地球被称为“蓝色星球”不是没有道理的——地球70%以上的面积被海洋覆盖，我们有没有办法利用波浪来生产能源呢？

事实上，我们可以——也许有一天，我们会的。因为事实证明，通过大量的后勤工作，海洋有可能彻底改变可再生能源的游戏规则。 

海洋能提供多少能量？

人类消耗大量能源已不是什么秘密——根据最新统计，每年消耗超过 180,000 太瓦时 (TWh/年)。目前，其中 11,000 多太瓦时（约百分之六）来自水力发电。 

但它可能远不止于此。 “海浪是可再生能源中非常有前途的能源载体，因为它们能够在几乎所有地理区域体现出大量的能源，”时任 NOVA 大学电气工程系教授 Amadeu Leão Rodrigues 解释道里斯本，2008 年的一篇论文。

当然，它在全球范围内的分布远非均匀。由于地球不同的气候系统和周期，海浪在北温带和南温带更为强大——这些纬度大致与北部的英国、阿拉斯加和哈德逊湾、以及智利和阿根廷的南端对齐。南。由于波浪的波长更长、尺寸更大，公海中的波浪（通常）也比靠近海岸的波浪强大得多。 

但现在忽略这一切，我们可以从世界波浪中获得的总能量是多少？简而言之，答案是：很多。

“全球波浪理论能量相当于 8x106 TWh/年，大约是整个地球水力发电总量的 100 倍，”罗德里格斯继续说道。 “使用化石燃料生产这种能源将导致 200 万吨 CO2 排放。 ”

对于那些有统计的人来说，这大约是我们作为一个物种所需量的 45 倍。根据美国能源情报署的数据，即使仅计算美国沿海的波浪，波浪能每年也可能产生 2.64 万亿千瓦时的能源，相当于美国目前年发电量的五分之三以上。

那么，是什么阻止我们利用这种巨大而丰富的能源呢？嗯，你可能不会惊讶地发现，事情并没有那么简单。

利用海洋力量的困难

尽管数字很大，但我们不太可能使海洋成为 100% 高效的能源——专家们通常认为这个数字在 10% 到 15% 之间。

现在，我们目前错过的能源数量仍然惊人，但实际上获取这种电力本质上比其他可再生能源更加困难。 

海洋学家伯克·黑尔斯 (Burke Hales) 在 2022 年向 CNBC 表示：“风和洋流朝同一个方向流动。当涡轮机或风车进行线性运动时，旋转涡轮机或风车是非常容易的。波浪确实不是线性的。 ”

相反，“它们正在振荡”，俄勒冈州立大学海洋学教授兼 PacWave 首席科学家黑尔斯解释道。PacWave 是一个由能源部资助的位于俄勒冈州海岸的波浪能试验场。 “所以我们必须能够将这种振荡能量转化为某种可捕捉的形式。 ”

如果我们找到技术解决方案，仍然存在对海洋生态系统影响的潜在问题。据推测，波浪能将通过一些重型机械来利用，这些机械可能固定在海床上，产生持续的噪音污染——而且，与大型海上风电场一样，这很可能会给海洋生物带来一些戏剧性的、不可预见的后果。

美国能源部水力技术办公室主任詹妮弗·加森 (Jennifer Garson) 告诉 CNBC：“当我们将系统放入水中时，我们必须学习这一点。” “但我们正在资助环境监测，资助真正了解物种与部署系统之间相互作用的工作。 ”

我们可以利用海洋的能源吗？

尽管存在这些问题，尝试从波浪中获取能量是否可行？或者这只是一厢情愿？

美国政府向波浪能研究公司投资 2500 万美元不仅是可行的，而且这些公司现在正在 PacWave 测试一系列潜在设备，有望使波浪能成为现实。

“我们正在建造沙箱，任何人都可以带着他们的玩具来沙箱中进行测试，”黑尔斯本周早些时候告诉《大众机械》。 “对你来说，不透明且无法证明的兆瓦电量不如经过验证的 500 千瓦。所以我们进行监控，验证电源状况。 ”

一些在 PacWave 进行试验的公司已经在其他领域证明了自己的实力。例如，CalWave Power Technologies 是一家总部位于加利福尼亚州的初创公司，其 xWave 设备是他们在 PacWave 测试的设备的较小版本，最近在圣地亚哥海岸进行了 10 个月的部署后返回。

CalWave 联合创始人兼首席执行官 Marcus Lehmann 夸口道：“我们的兆瓦级系统 x800 所产生的电力足以为大约 3,000 个家庭供电。”他告诉 CNBC，该设备通过使用内部阻尼器将波浪运动转化为扭矩来发电，其工作原理“就像风力涡轮机”，尽管它完全位于水下。 

“波浪使系统上下移动，”莱曼解释道。 “每次它向下移动时，我们都可以发电，然后波浪将它带回来。 [...]那种振荡运动，我们可以转化为电力[。]”

其他公司正在考虑特定的最终用户。 “我们正在部署的系统 [...] 是一个社区规模的系统，”总部位于西雅图的 Oscilla Power 首席执行官巴尔基·奈尔 (Balky Nair) 说。 “它是为岛屿和小社区设计的。 ” 

事实上，许多观察家预计波浪能，即使处于原型阶段，也会在目前其他能源服务不足的地区流行起来。例如，对于生活在偏远岛屿或没有电网的人们来说，可再生能源可能稀缺，而其他可用能源价格昂贵且污染严重。 

Oscilla 的设备 Triton WEC 由两部分组成：一部分位于海面并随波浪移动；另一部分位于海面上，随波浪移动；另一部分位于海面上，随着波浪移动。另一个是一个大型环形结构，悬挂在地表以下，旨在保持相对稳定。两个部分之间的运动差异会在连接它们的肌腱上产生力，然后三个传动系统将其转化为动力。 

其他公司则专注于更小、更便宜的设备——这些设备可以安装在码头或防波堤上，而不是位于离岸很远的地方。这不仅从 USP 的角度来看很有用，而且还克服了寻求可再生能源过程中最大且迄今为止最顽固的障碍之一：成本。目前，波浪能的价格至少是化石燃料能源价格的 10 倍左右 — — 这一价格可能会随着规模的扩大而降低，但前提是政府和投资者选择支持它。

尽管如此，鉴于最近的《通货膨胀削减法案》中指定了 3690 亿美元用于清洁能源和缓解气候变化，也许我们终于有理由感到乐观了。

“[海洋]是我们拥有的最大、最好、最灵活的电池，”C-Power 首席执行官 Reenst Lesemann 告诉《大众机械》，他也在 PacWave 试用了一款设备。 

“如果你无法利用电池，那就是电力沙漠。 ”