海流能发电
Ocean Current Energy

海流也称为洋流,海流主要是因为太阳对海面照射不同或海水盐度不均产生的对流现象,从一个海域长距离地流向另一个海域,是海洋和海峡中有较为稳定的海水流动,就像江河的水流一样,携带着巨大的能量。海流能主要是海水流动的动能,其能量与流速的平方和流量成正比。海流发电与潮汐动能发电(潮流能发电)原理相同,不同的是海流发电装置工作位置的海水较深。人们把海流发电装置比喻成水下风车,几乎任何一个风力发电方式都可以用于海流发电,所以海流发电装置也是五花八门,下面就工作原理择主介绍。

    浮筒水下风车

浮筒水下风车转轮由几片桨叶组成,工作原理与水平轴风力机相似,利用水流对桨叶产生的升力推动转轮旋转,类似于顺风式风力机,图1是该发电机示意图。

浮筒水下风车

图1  浮筒水下风车

浮筒水下风车转轮通过增速齿轮箱与发电机连接,一同安装在机舱内,机舱通过支柱与上方浮筒固定连接,浮筒与机舱共同产生浮力,使浮筒略浮出海面即可。浮筒水下风车通过钢缆牵向海底的固定锚桩,可随水流飘向水流下方,保持转轮面与水流方向垂直。钢缆与发电机输出电缆合为一体,通过海底电网向陆地送电。图2是安装在水下的浮筒水下风车。

浮筒水下风车在海中

图2  浮筒水下风车在海中

    水下发电风筝

    有些时候海面下一定深度的海水流速会更快些,把发电机转轮放在水下一定深度会得到更好的效果。而且不会影响航道。瑞典汽车制造商萨博公司(Saab)研制出一种水下发电风筝,见图3。

水下发电风筝

图3  水下发电风筝(图片来自网络)

据报道水下发电风筝是一种带翅膀的涡轮机,涡轮机采用带导管的转轮,功率500千瓦,风筝翅膀长为12米,放在水面下20米处,用一根约1000米长的缆绳拴到海底,缆绳包含电缆,通过海底电网向陆地送电。

水下发电风筝通过对翅膀的控制,使风筝左右摆动飞行,犹如我们看到的风筝在空中画8字飞一样。使涡轮机得到10倍洋流的水速,高速旋转的涡轮可直接驱动发电机,并获得更大的功率,发电风筝的原理可参考高空风筝风力发电机课件。。

    浮动水车发电
浮动水车发电设备的转轮与传统水车很相似,是利用转轮叶片对水的阻力推动转轮旋转,是一个浮动的大水车。图4是水车的浮筒部分,由两个浮筒组成,通过连板固定连接。

浮筒体

图4  浮筒体

在浮筒中部安装转轮,转轮由弧形叶片组成,见图5。

转轮与浮筒

图5  转轮与浮筒

浮动水车漂浮在海面上,用的缆绳拴到海底固定锚桩,缆绳包含电缆,通过海底电网向陆地送电。浮动水车只有下方的叶片浸在水中,上方不受水力作用,水流推动转轮旋转,见图6。

浮动水车原理图

图6  浮动水车原理图

图7是浮动水车在海面的模拟图,为防止大风影响转轮的运转,在转轮上方加装遮罩。

浮动水车在海洋水面上

图7  浮动水车在海洋水面上

浮动水车的体积应该足够大,以保证在风浪中稳定。
 
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