海明号船型与火箭形浮体：海浪发电的最新突破

和海洋潮汐一样，海洋中也有永不停息的波浪。波浪是风力引起的海水周期性上下振动的一种表现。据科学家计算，全世界海洋中约有30亿千瓦的波浪能；每平方千米海面每秒钟产生的波浪能约20万千瓦。海洋中的波浪有的高达12米，前苏联和英国科学家在海洋考察中曾目睹过高达24.5米的海浪。在荷兰的阿姆斯特丹港，曾发生过海浪把20吨重的混凝土块掀到7米多的空中的壮观场面。

据统计，在1856～1973年的100多年间，一直有人在不断探索利用海浪能量的途径，仅用海浪发电的专利就有300多个。1964年，日本利用海浪发电成功地解决了海洋中航标灯塔的电源问题。

但到目前为止，各种利用海浪发电的方法和设备都比较复杂。日本的“海明”号船型海浪发电装置是利用海浪的上下运动产生压缩空气来推动涡轮发电机发电。日本的另一种海浪发电装置是利用垂直漂浮的火箭形浮体与波浪共振产生的力，使浮体下端的螺旋浆旋转发电。

英国有一种木筏式发电装置，即把许多浮体顺着波浪前进的方向排列成行后，用链条串在一起，在相邻的筏之间安装水泵，利用海浪的相对回转运动使水泵驱动发电机发电。

英国还研究出一种形状像鸭子胸部，由不同半径的凸轮组成的海浪发电装置，发电时它就像鸭子点头那样随海浪上下运动来推动发电机发电。有人形象地把它称之为“点头鸭”式海浪发电装置。

所有这些海浪发电装置，尽管复杂程度不同，但即使结构较简单的木筏式海浪发电装置，仍然嫌复杂。(www.xing528.com)

最近，美国新泽西州普林斯顿海洋动力技术公司的科学家们为拓宽海浪发电的应用，另辟蹊径，发明了一种新型的海浪发电装置。它的结构极为简单，可以说基本上用不着维修。

发明这种新型海浪发电装置得益于材料科学家发明的新材料。大家也许都听说过“压电材料”这个名词。压电材料是一种神奇的材料，你如果在上面施加一个压力或拉力，它就能产生电荷。而有些有机聚合物也有这种特殊性能，你若在一根这样的压电聚合物缆绳的两端一拉一松，它就会产生出电荷来。利用压电聚合物的这种特性，普林斯顿海洋动力技术公司制造了一种水力压电发电机。

这种发电机结构简单，是由悬浮在海面上的浮体和海底的锚及浮体和锚之间的锚链组成的。锚链内安上压电聚合物缆绳。这样，当浮体随海浪上下浮动时，压电聚合物就在浮体和锚之间时而被拉伸，时而被放松，海浪“拉拉扯扯”就使压电聚合物产生一种低频率的高压电，这种低频高压电通过一些电子元件变成高压电流由海底电缆送到岸上。

现在，美国已设计出了1～10千瓦的小型实验性海浪压电发电系统，并在墨西哥格尔夫近海石油钻井机附近的海面进行发电，它可以代替钻井机上的柴油发电机给钻井平台供电。下一个目标是研制10～100千瓦的海浪压电发电系统，用来给海上气象浮标和导航浮标的照明及其他装置用电。

美国还准备建立更大的海浪压电发电系统，功率可达100兆瓦。它的浮体可覆盖约7.7平方千米的海面。发出的电力足够一个2万人的城市使用。由于海浪是免费的，而压电聚合物这种材料又非常耐腐蚀，实验证明，它在海水中浸泡10年也安然无恙，因此发电成本相当具有竞争力。估计在海浪大而平衡的海区每千瓦小时的费用只需1～3美分。