收集海風(fēng)

呂　靜

從廣袤無(wú)垠的海洋上獲取風(fēng)能，已經(jīng)成為人類能源拓寬領(lǐng)域的下一個(gè)目標(biāo)

風(fēng)能在全世界都被證實(shí)是一個(gè)有爭(zhēng)議的話題。2006年，原本要在英國(guó)肯德?tīng)柛浇臏丶{士建設(shè)英國(guó)最大風(fēng)電農(nóng)場(chǎng)的提議在公共輿論的反對(duì)聲中最終宣告作廢，2007年，希臘思蓋羅斯島上的居民們擔(dān)心風(fēng)電場(chǎng)會(huì)破壞生物多樣性，紛紛出面反對(duì)并阻止在當(dāng)?shù)氐淖匀槐Ｗo(hù)區(qū)內(nèi)安裝渦輪機(jī)。

海上風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)也并不是什么新話題，目前，海上風(fēng)力發(fā)電的方式分為在淺海的座底式和在深海的浮體式兩種。到現(xiàn)在為止，人們還是在淺水區(qū)域安裝風(fēng)力渦輪機(jī)，這樣可以在海床上固定地基。但是，這樣做不僅建造成本高、工藝復(fù)雜，也有視覺(jué)和聲音污染的問(wèn)題，因?yàn)檫@樣一來(lái)，人們?cè)诎哆吘蜁?huì)看到轉(zhuǎn)動(dòng)的巨大葉片，聽(tīng)到機(jī)器轉(zhuǎn)動(dòng)的巨大轟鳴聲。不僅如此，風(fēng)力渦輪機(jī)還可能導(dǎo)致一些路過(guò)的無(wú)辜鳥(niǎo)類死亡。

深海浮體式海上風(fēng)力發(fā)電尚無(wú)先例。現(xiàn)在，挪威國(guó)家石油海德魯公司宣布，將于挪威卡莫伊島附近安裝世界上最早的全尺寸漂浮風(fēng)力渦輪機(jī)，并進(jìn)行為期兩年的試驗(yàn)，其原型渦輪機(jī)計(jì)劃于明年秋天開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)。

挪威先驅(qū)

挪威海德魯公司原是一家挪威的能源和鋁業(yè)公司。去年10月，海德魯?shù)挠蜌鈽I(yè)務(wù)與挪威國(guó)家石油公司合并，成立了挪威國(guó)家石油海德魯公司。日前，挪威國(guó)家石油海德魯已經(jīng)拿出4億挪威克朗(大約合7700萬(wàn)美元)來(lái)投資研發(fā)深海風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)的漂浮式風(fēng)力渦輪機(jī)，這種發(fā)電機(jī)可以安裝在比常規(guī)離岸風(fēng)力渦輪機(jī)的地基深10倍，大約在水深200米的地方，類似于常規(guī)的海上石油或天然氣鉆井平臺(tái)的浮基。

建造這一示范性渦輪機(jī)將耗資2億挪威克朗(3800萬(wàn)美元)。沃爾特·帕特森是英國(guó)智庫(kù)皇家國(guó)際問(wèn)題研究所的一位能源專家，他說(shuō)，“這是合乎邏輯的一步。漂浮渦輪機(jī)的制造將比較容易，因?yàn)榻^大部分裝配可以在陸地上完成，然后再放到海上漂浮。在海上，不僅有更強(qiáng)勁和可靠的風(fēng)力，而且沒(méi)有樹(shù)木、山巒和建筑等障礙物，但是，你要考慮渦輪機(jī)的穩(wěn)定性，確保其能夠佇立在海上。”

由挪威國(guó)家石油海德魯公司設(shè)計(jì)的這種能源平臺(tái)采用的是柱形浮標(biāo)，這是一種在海上石油和天然氣開(kāi)采中普遍應(yīng)用的技術(shù)，借助它可以在深200～700米的海中安裝風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)，使離岸風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)成為可能。

海德魯?shù)脑O(shè)計(jì)采用三條可控線纜，這些線纜能夠控制高200米的鋼管材料，鋼管被固定在混凝土的基座上，這些鋼管有一半會(huì)露出水面。線纜將接在渦輪機(jī)上。一個(gè)2300千瓦的渦輪發(fā)電機(jī)被安置在柱形浮標(biāo)的上部。發(fā)電機(jī)將高出海平面65米，其葉片直徑將為80米，在水下100多米處，三條線纜松松地錨定在海床基座上，海浪可以沖到30米的高度。該項(xiàng)技術(shù)要保證渦輪機(jī)的安全，它和離岸的油井鉆塔平臺(tái)很相像，不同之處就是它是一種綠色能源。

海德魯公司在北海測(cè)量風(fēng)速的時(shí)間已有約30年。根據(jù)這些高于陸地的海上平均風(fēng)速所得的數(shù)據(jù)，他們?cè)O(shè)計(jì)的這種叫做“海聞德”的風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)將大大提高能量效率，亞歷山德拉·貝奇·哥喬夫是該公司新能源部門的主任，她指出，他們將把其公司在陸地上的石油和天然氣技術(shù)轉(zhuǎn)用在研發(fā)離岸的海上風(fēng)能。但她強(qiáng)調(diào)，新的風(fēng)力發(fā)電廠將成為一種補(bǔ)充，而不是陸地風(fēng)力發(fā)電廠的替代形式。她說(shuō)“‘海聞德非常適合那些可利用土地少、但有較好海上風(fēng)力條件的能源貧乏地區(qū)。”

向深海要風(fēng)

雖然這種海上建筑并不一定適合于變化莫測(cè)的環(huán)境，那樣它有可能成為亞特蘭蒂斯沉沒(méi)于汪洋之中，但它們可以作為一種合理的、環(huán)保的和經(jīng)濟(jì)可行的可替換能源形式。

挪威能源公司海德魯和西門子發(fā)電公司已經(jīng)簽署了一個(gè)合作開(kāi)發(fā)海德魯“海聞德”漂浮渦輪發(fā)電機(jī)技術(shù)的協(xié)議。西門子公司將交付在挪威海岸安裝的最初風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)的示范單位。

貝奇·哥喬夫說(shuō)：“在遠(yuǎn)離陸地和鳥(niǎo)類遷徙路徑的海上建設(shè)風(fēng)力發(fā)電站是很有吸引力的。我們可以在看不到的地方產(chǎn)生大量能源，也不會(huì)造成鳥(niǎo)類的死傷。”他們未來(lái)的目標(biāo)是建成擁有200個(gè)渦輪發(fā)電機(jī)的大規(guī)模海上風(fēng)力發(fā)電站，發(fā)電能力達(dá)到一年40億千瓦時(shí)，既可以給海上也可以給陸地活動(dòng)輸送可再生電力。

在遠(yuǎn)離岸邊的深水處安裝風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)組的好處很明顯，比如那里有著強(qiáng)烈的和穩(wěn)定的風(fēng)力條件(11米／秒)，這樣既可以降低視覺(jué)上的沖擊，又可以提高發(fā)電量。漂浮的離岸渦輪發(fā)電機(jī)可以安裝在有相當(dāng)深度的海域。挪威能源公司海德魯現(xiàn)已獲得了在靠近西南挪威海的卡莫伊島安裝示范性渦輪機(jī)的許可。該公司也在考慮在海上石油開(kāi)采裝置附近安裝風(fēng)力渦輪機(jī)，為石油開(kāi)采提供可再生能源的可能性。

貝奇·哥喬夫說(shuō)：“我們很高興與西門子合作，西門子發(fā)電公司一直是固定浮基離岸風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)組的一流供應(yīng)商。這項(xiàng)新技術(shù)的合股契約將使得我們?cè)诤Ｉ习惭b世界一流的漂浮渦輪發(fā)電機(jī)的技術(shù)上產(chǎn)生飛躍。”

西門子發(fā)電公司風(fēng)力部的主任安德里亞·瑙恩說(shuō)：“要使得漂浮離岸的浮基達(dá)到商業(yè)上的可行性是一個(gè)很大的技術(shù)挑戰(zhàn)。與海德魯簽了這一戰(zhàn)略協(xié)議，也將把我們推到發(fā)展離岸風(fēng)能農(nóng)場(chǎng)市場(chǎng)的領(lǐng)先位置。”

除西門子公司將為該項(xiàng)目生產(chǎn)渦輪發(fā)電機(jī)外，德西尼布集團(tuán)公司將負(fù)責(zé)生產(chǎn)浮標(biāo)組件和安裝浮標(biāo)系統(tǒng)，耐克森負(fù)責(zé)海上布線，霍伽蘭德卡夫特提供陸地上電力派送系統(tǒng)，而伊諾瓦則為該項(xiàng)目提供5900萬(wàn)挪威克朗的資金。

在2009年之秋，在距離挪威小島卡莫里附近10公里的地方將開(kāi)動(dòng)一臺(tái)2300千瓦的風(fēng)力渦輪機(jī)。這一電力輸出將比去年年底在歐洲水域安裝的發(fā)電105．4萬(wàn)千瓦的離岸風(fēng)電裝置要小得多，但按照挪威石油海德魯公司的風(fēng)能副總裁安妮·斯多門·萊克的說(shuō)法，這是為了證明深海的離岸風(fēng)，也是為了確保日后風(fēng)能在該區(qū)域的擴(kuò)張而做的實(shí)驗(yàn)。她說(shuō)，一些陸地和淺海的地點(diǎn)正在減少，有的是因?yàn)橐呀?jīng)被占滿，有的是因?yàn)樵獾降挚梗械氖且驗(yàn)閺?fù)雜的地形，還有一些地方比如美國(guó)加州、日本和挪威根本就沒(méi)有淺水海岸大陸架，要利用淺水的風(fēng)能是不可能的。

更多的嘗試

現(xiàn)在，至少還有其他兩家公司也在研發(fā)漂浮風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)。一家是荷蘭的布魯H，還有一家是挪威的思維，為了減少機(jī)器的重量與減少整個(gè)平臺(tái)的成本，這兩家公司都在設(shè)計(jì)輕型風(fēng)力渦輪機(jī)。麻省理工學(xué)院的一位機(jī)械工程師保爾·斯科萊沃諾斯也在實(shí)驗(yàn)室中設(shè)計(jì)了風(fēng)力渦輪機(jī)的離岸平臺(tái)，證明了用線纜在海床上錨定和用石渣混凝土固定巨大的漂浮柱面并安裝渦輪機(jī)的可行性，同時(shí)給出了確定一種新渦輪機(jī)設(shè)計(jì)的成本和復(fù)雜性。

而由挪威石油海德魯與西門子所做的項(xiàng)目計(jì)劃中所包括的是現(xiàn)在已被工業(yè)巨頭應(yīng)用的成熟技術(shù)。實(shí)際上，挪威石油海德魯?shù)挠?jì)劃依靠的是一種已經(jīng)測(cè)試好的技術(shù)成分組合。支撐大批量生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)西門子2300千瓦渦輪機(jī)的柱形浮標(biāo)高165米，接近于用在墨西哥灣和其他地方的石油或天然氣鉆臺(tái)的浮標(biāo)，萊克稱，這種渦輪機(jī)已經(jīng)經(jīng)過(guò)很好的測(cè)試，是很耐用的機(jī)器。現(xiàn)在，他們所要做的，就是優(yōu)化漂浮渦輪機(jī)的概念，她還指出，現(xiàn)在他們所要做的就是測(cè)試這種渦輪機(jī)在水中的行為是不是像預(yù)測(cè)一樣。

由于有三根錨定鏈控制著整個(gè)平臺(tái)的穩(wěn)定性，而相對(duì)穩(wěn)定的風(fēng)會(huì)從岸邊吹過(guò)來(lái)，目前，利用人造波浪水池測(cè)試按比例縮小的模型，已經(jīng)證實(shí)渦輪機(jī)在波浪中運(yùn)轉(zhuǎn)良好。榮克說(shuō)：“陸地上的渦輪機(jī)接受相當(dāng)多的湍流和陣風(fēng)，和海上的風(fēng)不一樣。”

挪威石油海德魯計(jì)劃用兩年的時(shí)間來(lái)收集資料，來(lái)估算支持風(fēng)力渦輪機(jī)的最小浮筒，并確定漂浮渦輪機(jī)的最低價(jià)格。由于在遠(yuǎn)離岸邊的地方，渦輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)更為頻繁，海風(fēng)更強(qiáng)烈，這樣在增加了一部分開(kāi)支的同時(shí)，也促進(jìn)了每臺(tái)渦輪機(jī)所產(chǎn)生的電量。

萊克指出，相比今天的太陽(yáng)能價(jià)格，深海風(fēng)能在早期階段還是相當(dāng)高的，這就需要政府部門的激勵(lì)機(jī)制幫助其起飛。但是她相信，深海風(fēng)能最終會(huì)與常規(guī)風(fēng)能競(jìng)爭(zhēng)。

假如該項(xiàng)目獲得成功，海上風(fēng)力發(fā)電將被證實(shí)是更佳的環(huán)保競(jìng)爭(zhēng)者，屆時(shí)陸地項(xiàng)目將會(huì)受到壓力。假如示范試驗(yàn)一切順利，挪威石油海德魯隨后將建設(shè)中等規(guī)模的風(fēng)電園，繼而將建設(shè)更大規(guī)模的離岸風(fēng)電場(chǎng)，所產(chǎn)的電可以供給海濱城市，以減少人類對(duì)化石燃料的依賴并幫助減少溫室氣體的釋放。而且，有了這種漂浮的渦輪機(jī)技術(shù)，海濱居民也不會(huì)再抱怨，到時(shí)候也就只有那些在大海上往來(lái)的油輪甲板上的船員才不得不忍受這些風(fēng)車的視覺(jué)或聲音污染了。