该视频由 Incogni 为您带来。
波浪能转换器最近在能源领域引起了很大的轰动，这
在一定程度上要归功于中国全新的兆瓦级波浪能装置。
该设备并不是同类设备中的第一个，但其庞大的尺寸代表了
清洁能源家族中这一未充分利用但有效的分支的突破。
什么是波浪能发电？它与其他可再生能源相比如何？
如果波浪能如此巨大，那么为什么它落后于太阳能、风能和其他能源呢？
让我们潜入可再生能源的海洋，那里的波浪可能
比太阳拥有更多未开发的潜力。
也许冲浪者一直都是对的。
我是马特·费雷尔……欢迎来到《未定》。
波浪能是水力发电家族的一个分支。
它不是使用水坝和重力来捕获水落下时的势能，而是
将海洋的运动转化为几乎无限的能量。
换句话说，波浪能利用波浪中储存的动能，在力学上
与风能类似。
从技术上讲，它们都试图捕捉波，但波在
不同的物质状态中荡漾。
但还是有一些重要的区别。
首先，与风不同，海浪不是间歇性的。
冲浪总是在进行中，伙计！
其次，水的质量比空气大。
由于势能是使用质量和速度计算的，因此它有可能传递
更多的能量。
这意味着海洋中有更多的潜在能量可供捕获。
理论上，仅美国海岸就可产生高达 2.64 万亿千瓦时的能源。
这大约占 2021 年美国公用事业规模发电总量的 64%。
而且冬季海浪往往会增加。
因此，当较短的白天开始对太阳能产生负面影响时，波浪能只会变得
更强！
听起来不错，但有什么问题呢？
就像太阳能一样，诀窍是将所有波浪能高效地转化
为可用电力。
这个问题的核心是开发一种优化的波浪能转换器（WEC），它
可以在恶劣的海洋条件下发电。
人类利用水力发电的最古老记录来自公元前 202 年的中国。
当时，他们使用绊锤和垂直设置的水轮来敲击谷物和去壳，以及
破碎矿石。
因此，我们回到中国来了解最新的水电创新是合适的。
这是一个巨大的WEC，名为南坤移动电源。
当我说巨大时，我是认真的！
南昆号重达 6,000 吨，
每天可发电 24,000 千瓦时。
这相当于3500户家庭每天的用电量。
南昆的巨大尺寸和兆瓦级波浪能装置
比老式的、较小的千瓦级波浪能装置实现了巨大飞跃。
但南昆并不是唯一的 WEC。
从蛇形点吸收浮标到利用波浪移动空气来
移动涡轮机的振荡水柱，再到更奇怪的东西，有大量不同的设计都在竞相
成为高效且商业化的波浪能破解方案。
为什么是这样？
我们并没有看到大量将风转化为能源的不同方法，也没有
各种各样不同的太阳能电池板形状。
是什么让波浪能如此奇怪？
嗯，与太阳能或风能不同，我们还没有找到一流的工具、技术和材料
。
就WEC而言，有很多不同的方法，而且
与其他可再生能源相比，该领域的研究较少。
根据国家可再生能源实验室 (NREL) 的 Robert Thresher 的说法，尽管
有大量不同的设计，但我们可能还没有发明出最好
的 WEC。
早在 2014 年，一些专家就估计波浪能发电落后风能和太阳能约 30 年。
然而，自那时以来，发表的有关波浪能的论文数量几乎增加了一倍。
尽管研究正在迅速发展，但最大的障碍是什么？
与其他可再生能源发电机相比，波浪能面临更多的工程挑战。
根据设计，WEC 必须足够坚固，能够承受风和水的颠簸
几十年来，每一天，每一天。
再说一次，冲浪起来了，伙计，冲浪总是起来的。
没有办法逃避冲浪！
那是在平常的一天。
这些系统的设计必须能够承受汹涌的大海以及各种风暴和飓风
。
设计不良的系统会被海浪冲成碎片。
海洋本身并不特别欢迎我们的技术。
盐水具有腐蚀性，会损坏金属和电子设备。
虽然防水外壳和牺牲阳极可以帮助保护某些结构，但盐雾
仍然是对加固型电子产品和金属等进行的主要折磨测试之一。
还有生物污垢，藤壶和藻类等生物体很乐意
粘附在我们扔进海里的任何东西上，并造成各种问题。
但尽管面临这些挑战，海洋潜在提供的清洁能源还是不容
错过。
尽管这个领域还很年轻，但仍有大量奇怪而奇妙的设备
竞相有效地克服这些挑战并成为行业标准。
CalWave 的 xWave 系列波浪能转换器设备是一个有前途的后起之秀。
你厌倦了我说“挥手”吗？
什么是 xWave，它是如何工作的？
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回到 xWave 及其工作原理。
该设备由 CalWave 于 2012 年设计并获得专利，可将越过海浪的相对运动转化
为动力。
xWave 坚固耐用的设计使其能够捕获来自任何方向的波浪能，甚至
可以在水柱中重新定位以最大限度地发挥其捕获潜力。
2016 年，CalWave 在美国能源部波浪能竞赛中获得了 50 万美元的二等奖。
然后，它前往斯克里普斯海洋学研究所进行了 6 个月的试运行，xWave 抵御了
该地区十年来最大的风暴。
这实际上提出了一个很好的观点。
大风暴可能会带来太强而无法转化为能量的波浪。
大浪也可能损坏 WEC。
但 xWave 可以自动检测即将到来的风暴，并利用其重新定位的能力
安全地躲在海浪下。
太平洋西北国家实验室研究了 xWave 对环境的影响，并
为该设备给出了一些很好的全面等级。
纠缠和碰撞的威胁确实存在，但很小。
xWave 发出的任何声音或电磁场 (EMF) 都被
其船体充分抑制。
最重要的是，xWave 仅使用 Green Marine 批准的润滑油和油，因此任何不幸的
化学泄漏都是无害的。
我从没想过我会在视频中说“润滑油和油”。
它与我们最近的另一个突破——南昆相比如何？
我找不到该设备的任何环境影响研究，但鉴于它
在六月份才开始试运行，如果有这样的研究，我不会感到惊讶
即将到来。
值得注意的是，润滑油、油和生物污垢是
过去波浪能未被充分利用的另一个原因。
很高兴看到像 CalWave 这样的公司在这方面积极主动并提供
成果。
但如果 xWave 一
开始就不能很好地产生能量来部署，那么所有的环境友好性都没有多大意义！
较小的 x1 设备可以产生 100 千瓦的电力，这足以容纳较大的公寓楼，
而最大的设备 xWave x100 可以产生高达 500 兆瓦的电力。
CalWave 声称它们也是可扩展的，当然，只需将更多的它们放入水中即可。
正如我们稍后将看到的，这是一个非常重要的功能。
此外，该公司声称他们的 xWave 使用寿命可达 20 年或更长时间。
根据 CalWave 的说法，xWave 本身即可实现 40% 的最小容量系数
。
但如果与海上风电共置并结合，这一比例可以提高到 80% 以上。
风和浪实际上是一对动态的组合。
还记得冬季海浪最强吗？
夏季风往往会猛烈。
在比较发电机的成本和生命周期发电量时，我们倾向于使用
平准化能源成本 (LCOE)，这种计算试图全面衡量给
定项目在其生命周期内将产生多少电力，以及
相同项目 的成本。 一段的时间。
由于类似的原因，波浪能和海上风电往往具有较高的相对 LCOE，
但将这些绿色能源设备放在一起确实可以帮助降低这一数字。
他们可以共享电力输出基础设施，一个空间内的两台设备可以节省房地产
成本，并且使维护变得更容易、更便宜等。
因此，尽管托管并不是 xWave 的独特策略，但很高兴知道
他们的设备是经过精心设计，既可与风一起使用，也可按菜单点菜使用。
我们已经讨论了很多关于环境如何影响 WEC 的问题，但是 WEC 是如何影响环境的呢？
令人沮丧的是，很难确切地说出 WEC 对环境的影响是什么，
因为这个领域还很年轻，而且存在很多变数。
从字面上看，有大量不同的设计，每种设计都在
散布于全球的独特海洋生态系统的不同部分中利用波浪做不同的事情。
需要计算的东西很多，而且不同的设计会有很大的差异。
例如，许多自由漂浮的 WEC 利用电缆将它们
收集的电力发送回岸上。
海洋生物，比如鲨鱼，有时会被这样的系统所吸引。
例如，一些海洋光缆导致鲨鱼偶尔会
不那么温柔地尝试咬一口。
确切的原因仍然是一个未知数，所以我们必须
更好地理解和解决这个问题。
对于像振荡水柱 WEC 上大声的气泵之类的东西，它可能会吓跑
休息的海豹和海龟。
您如何解释这一切？
更复杂的是，这些设备的使用寿命预计可达 20 多年。
在如此年轻的领域研究如此长寿的设备是很困难的，尤其是在
海洋这样恶劣的环境中。
考虑到与 WEC 相关的潜在环境问题，令人欣慰的
是 xWave 的勤奋研究表明海洋生物基本上不会受到影响。
这些研究甚至考虑到了规模扩大。
虽然扩大规模似乎很简单——只需建造更多——工程和财务挑战
在过去一直是一个限制因素。
这就是 xWave 的可扩展性和 Nankun 的庞大规模如此令人兴奋的原因。
当然，成本始终是王道，WEC 的初始成本很高。
由于大多数 WEC 在波涛汹涌的水域中或在波涛汹涌的水域中运行，因此安装和维护通常很困难且昂贵
。
我们可以看到这种情况在其他可再生能源中的应用。
还记得我们同样具有高度电成本的海上风电装置吗？
它们往往比陆上同类产品贵得多，
这是有原因的。部分原因是找到合适的水下场地并
安全锚定 WEC 的成本可能比 WEC 设备本身高 2 到 3 倍。
安装和维护通常都需要等待海洋条件
为了安全或“恰到好处”，这进一步推高了成本。
这些工程和财务挑战肯定不会让大规模或受控环境中的 WEC 测试变得容易
。
归根结底，海洋是一个运营困难且成本高昂的地方。
感觉就像海洋不希望我们在那里。
但同样，由于波浪能的巨大潜力，这些挑战值得应对。
加州大学伯克利分校的Reza Alam是这样说的：每平方米
太阳能电池板可接收0.2至0.3千瓦的太阳能，每平方米
风塔可吸收2至3千瓦的太阳能。
加州海岸每米接收 30 千瓦的波浪能。
当然，我们正确地看待了波浪能的潜力。
我们有充分的理由保持乐观。
NREL 2019 年的一项研究表明，如果一切顺利，
到 2033 年，波浪能转换器的 LCOE 可能会低至每千瓦时 0.30 美元，即每兆瓦时 300 美元。
当然，不同地点的 LCOE 差异很大，但作为比较，美国能源
信息管理局 (EIA) 的一项研究显示，2021 年太阳能发电场的平均 LCOE 超过每
兆瓦时 33 美元，陆上风电约为每兆瓦时 38 美元。
预计波浪能要到 2050 年才会降至这些价格。
保守估计约为每兆瓦时 130 美元（正负 60 美元），乐观估计为
每兆瓦时 70 美元（正负 30 美元）。
考虑到太阳能是目前最便宜的发电方式之一，
看起来它不会很快失去这一桂冠。
但在乐观的情况下，波浪能可以发挥作用。
波浪能仍然是一个新领域，其独特且昂贵的工程挑战
意味着它远没有像风能或太阳能那样“得到解决”。
但我们将波浪转化为电能的方式多种多样，这使得波浪能成为
一个令人兴奋的领域。
我们的海洋提供的潜在的、近乎无限的清洁能源太好了，不容错过。
正如 Nankun 和 xWave 向我们展示的那样，一旦该行业找到了自己的立足点，波浪能
很可能成为我们公用事业带中最有效的可再生能源工具之一……只要成本
能够降低。
所以你怎么看？
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我们下一篇见。