比較成功的海洋能裝置有哪些?

最好是有具體的裝置,比如英國的Pelamis。這樣的。
我個人是感覺海洋能不是很靠譜,畢竟不是穩定的電力來源。
不過世界各地還是在做,想問一下現在有沒有比較成功的海洋能裝置
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利申在最後。
關於海洋新能源,本人在以下回答里已有較詳細的描述:
未來海洋能量能得到充分利用嗎?以什麼方式實現? - 知乎用戶的回答

說成功得首先得定義成功的標準。以商業化的標準來看,新能源里成功的很少。如果不是財政補貼,大部分新能源入網電價都會高於火電、水電、核電。新能源的不穩定性更是大問題。譬如風電,白天用電高峰的時候經常無風,晚上用電波谷的時候吹得呼呼的。真正調峰的時候還得火電頂上。關於新能源併網的回答,可以參考 @嚴同的若干回答。
有人說可以把電能貯存起來調峰?我也希望這樣,這樣我們實驗室海洋風電的funding就滾滾了。可惜本人對電池發展的前景持悲觀態度,更別說工業規模儲能。化學儲能已經到達瓶頸,連鋰電之父John Goodenough都承認這個事實。
可以觀察一下特斯拉最近推出的model X, 理論續航只有240個mile。咦,不是之前推出的model S還有300個邁的,怎麼下降了?根據摩爾定律下一代續航里程怎麼也得600個邁了啊?!(根據馬斯克粉們的論調)
顯然的事實是特斯拉在電池方面遇上瓶頸了。電池能量密度不是集成電路想升級就升級。凡事都有物理極限。就算是集成電路在尺度低於5納米也會出現量子效應導致硅的單嚮導電特性失靈。這就是摩爾定律的物理極限。很可惜化學電池的物理極限也不是那麼容易突破的。貼上科普貼:
電池技術為什麼如此高深莫測,以至於一直是手機等相關行業的短板? - 哥淡定的回答
究竟是什麼限制了電池的容量? - 陳遠威的回答
第一個回答者作為鋰電行內人具有很紮實的理論功底。第二個回答將電池機理科普得很好了。

回到海洋能。如果降低成功的標準,考慮上財政補貼的因素,海洋風電、潮汐能還是相對成功的。我在開頭貼出的回答里已有介紹。比如歐洲丹麥近海的海上風電場,中國上海洋山港大橋附近的東海風電場,法國朗斯潮汐電站,以及在建的韓國仁川灣潮汐電站。
潮汐電的成本我查不到具體的數據。但潮汐能局限性非常大,不可能成為扛把子。
這是丹麥的:

電機由Siemens提供。這一單西門子能賺不少。
這是天朝東海的風電場:

海洋風電適合丹麥、荷蘭這種沿海人口密集的小國。這種國家人口規模大概只相當於中國一個小省,美國東部一個州,用電量相對很小。
關於風電併網的問題,可以參考:
千萬級的大風電併網都存在什麼問題? - 電氣工程
值得注意的是大部分國家和地區工業用電是大頭,居民用電只是很少一部分。丹麥那種功率的風電場供應西歐第三產業為主的小國都沒問題。供應長三角珠三角京津冀這種工業城市群估計就捉襟見肘,更別談美國這種高能耗社會。
至於海洋風電在北美的前景,我曾經詢問過學校老闆,被無情地呵呵了。。。美國的煤價氣價實在太便宜,海洋風電短期內前景並不明朗,近幾年funding已經砍了不少。
個人覺得風電在東亞、西歐的前景要好於北美。前提也是解決調峰、併網、儲能的問題。

成功的標準繼續降——在實驗層面成功的海洋能,還是不少的。波浪能、溫差能、甚至渦激振動能,都有試驗。
這三者中,波浪能、溫差能已有成熟的設計或者試驗裝置,渦激振動能尚處於原型研究階段。溫差能在未來海洋能量能得到充分利用嗎?以什麼方式實現? - 知乎用戶的回答中已經有所介紹。目前來說只有洛克希德馬丁設計的那套裝置相對成熟。
下面介紹下2010年以後的幾種有意思的波浪能發電裝置:
i. Albatern WaveNET, 英國2010年設計:Wave Energy :: ALBATERN :: WaveNET

那幾個黃黃的圓柱是浮筒,通過linked arm鏈接起來。可以想像這貨是怎麼在波浪里隨波搖擺的。浮筒和arm鉸接處是一個個hydraulic pumping unit,將機械能轉化成液壓,再通過液壓驅動發電。下圖應該是該公司在水池裡做的實驗。

ii. CCell, 英國2015年設計:http://www.ccell.co.uk/

這是一張CFD模擬圖。下部和固定設備相連。在波浪作用下,這個裝置會磕頭一樣的前後擺動。我想在下部的連接處會有將往複旋轉的機械能轉化為電能的裝置。
不過有個問題,這實驗在水池單方向、單頻率的波浪里會漂亮。可真實波浪場方向是會經常變的啊?而且是不規則波。莫非在底下還要再加一個swivel以滿足yaw自由度上的旋轉?

iii. Crestwing, 丹麥2011年設計:Home

這貨看上去有些笨重。看了下這家公司簡單的網頁我也沒太明白這個裝置優勢在哪兒。應該是兩塊板之間的相對運動會驅動之間的傳動裝置進行發電。感覺和下面提到的「海蛇」比較像。

iv. OWEL, 英國2013年設計: OWEL – Offshore Wave Energy Limited

這種波浪發電的概念由來已久了,並不是新玩意兒。這張圖已經描述的很清楚了,屬於Oscillating Column Water發電類型。

v. Seabased, 瑞典2015年設計:Start - Seabased

和以前介紹過的Point Absorber Buoy大同小異。頂上連了個浮筒,浮筒會隨著波浪軌跡做圓周運動。表面的圓周運動通過那根細桿傳到下面時已經是往複運動。黃色的foundation里應該裝了液壓傳動和機械能-電能轉換設備。

vi. WavePiston, 丹麥2013年設計: Wavepiston - We make wave power competitive

這種波浪能利用方式還是非常新穎的,我以前沒見過。一個steel wire首尾分別被一個浮筒吊著。Steel Wire上插了很多鋼板。當波浪經過時,這些鋼板會往複運動。看這家公司的網頁他們應該還處在融資和實驗的階段。至於進一步的結果可以拭目以待。
不過還是那個問題。錨定系統決定了steel wire的走向不能自主調整。萬一波浪從側向來咋辦?

這幾家公司的網頁是濃濃的start up風格。大多還處在研發階段。至於2010年之前的就不一一介紹了。因為波浪能在上世紀90年代就已開始研發,衍生出各種裝置,過去十多年仍然不見商業化蹤影或不見新聞報道,八成是已跪。我在未來海洋能量能得到充分利用嗎?以什麼方式實現? - 知乎用戶的回答提到的surface attenuator (海蛇),前不久聽說這家公司已經破產。
不止海蛇,很多波浪能的start up最後都銷聲匿跡。這也不奇怪。這一類公司做的研究具有前瞻性,無人能保證一定具有商業化價值。如果無法降下成本,就不得不靠投資人的供血和政府、私人機構研究經費活下去。經費斷了就自然破產。
能源領域不像互聯網那樣直接面向大眾,媒體和公眾不那麼感興趣。很難靠博眼球炒高估值一輪輪融資。如果就此破產很難說不可惜。
另外不得不承認搞實業的start-up應該比互聯網還要燒錢。互聯網實現一個idea誇張的說法是只差一個程序員和伺服器資源,但實業與之對應的則是代工廠和實驗室。搞航空的知道做個模型吹個風洞要花多少錢,搞船舶與海洋工程的也知道下個水池造個波是有多貴,做生產的也知道找一家具備加工能力還願意接單的加工企業有多困難。
仍然對這些start up致敬。PE/VC們若是投這些領域的公司,好過去投那些靠幾張PPT就動不動要改變世界的大忽悠。

結束前大概提一下渦激振動(Vortex Induced Vibration, VIV)發電。
其實類似的原理運用在風力發電里已經有start-up公司在做。譬如這家Vortex Bladeless: Vortex
渦激振動是個什麼概念可以參考這篇文章:抽刀斷水,風力發電 - 粗鄙之語 - 知乎專欄
如果把這些東西插到海裡面,那就是這個樣子的:

我只聽說University of Michigan有組在做海洋VIV發電的研究。不知是否有umich船舶系的同任介紹一下這個組的研究進展到什麼地步了?
我倒是很期待這方面能放個大新聞。靠這個概念搞點風投的錢很有希望,全球畢竟還沒有基於此概念的start up。忽悠也要按照基本法啊!
話說回來,人們對湍流、渦等概念了解仍很有限,VIV仍然是一個非常有挑戰性的課題。MIT Vandiver組在這方面比較牛逼,他們已經通過大量實驗建立了一系列lift coefficient, added mass coefficient資料庫,並把這些數據集成到商業軟體中。但不得不承認他們的數據還是基於實驗室里的理想情況。由於條件控制的好,他們的VIV測試結果接近於stationary process。但在真實的海洋里,VIV那怎是一個亂字了得。動不動就nonstationary, stochastic。幾乎是無法預測好吧!工業界受困已久。最後還是要靠廣大流體力學的phd們了。。

最後舉個小例子,說明下一項產品、技術,從實驗室走向實用,再到massive production,是有多長的路要走。以及大海的真實環境是多麼殘酷、挑戰之多。
雪佛龍石油公司(Chevron)在墨西哥灣一個叫big foot的地方要開發一個區塊。選用了一種稱為張力腿式平台(tension leg platform, TLP)的設備。就是這貨:

這貨通過一根根直徑一米左右的笨重粗大的鋼管,將平台和海底連接起來,你看就是那個tendon。由於TLP設計吃水很深,巨大的浮力硬是拽緊了這些鋼管,也維持了平台的穩定。
在安裝之前,人們往往先安裝tendon,過一段時間再把上部平台通過半潛船運過來和tendon連接起來。這一階段叫free-standing——通常在tendon頂部裝一個浮筒將鋼管拉起來,然後就把孤零零的tendon擱在那兒放一段時間。
雪佛龍的這個平台總共用了16根tendon,結果今年5月人們在準備安裝平台時傻眼了,16根tendon里有9根沒了。。就這麼莫名其妙地沉到海底去了。。。
我猜想可能是這些tendon之間互相碰撞弄壞了浮筒。浮筒一壞自然得沉。很有可能是人們沒想到的更複雜的海況。
為此Chevron不得不推遲了整個項目還得重新裝tendon。不知道損失了多少銀子。
張力腿平台已經是一個非常成熟的技術。Big Foot TLP也是財大氣粗的石油公司(油價還沒跌之前)投資,全球最優秀的工程師團隊設計,也經過了ABS(美國船級社),API(美國石油協會)各種設計標準認證。這樣的項目尚且在大海面前都能跪,又何嘗是那些還處在實驗室里孵化的脆弱的新能源設備?

很多東西在實驗室里很理想,在計算機模擬里也很好看。但一拿到真正大海里去,面臨的考驗會比想像中多得多。只能說任重而道遠。對大海和自然,人類要保持絕對的敬畏。

利益相關:休斯頓海洋油氣行業從業者。但也真心希望海洋新能源能有大發展。休斯頓這裡有一整套成熟的海洋工程產業鏈,但目前太依賴於offshore oil gas。借著新能源的東風,大家一起悶聲發大財才是墜吼的啊!


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答完發現不是「海洋裝置」而是「海洋能裝置」0 0
大烏龍...不過暫且留下這個答案吧:) 難得吹一吹海洋儀器。
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已移動到新的問題下:海洋儀器中有哪些設計思路很贊的黑科技? - 海洋科學


海洋綠色能源一般包括潮汐能、海流能、波浪能、溫差能與鹽差能。現階段應用最成熟、取得最好效益的是潮汐能,以法國朗斯潮汐電站為代表,中國也有江夏電站比較成功。海流能通過鏈式或旋轉式等發電方式獲得電能。波浪能則通過震蕩水柱式或震蕩浮子式等方式獲得電能。海流與波浪能的收集與利用有不少方式,但都沒有取得良好的效益,還無法投入使用。對於溫差能與鹽差能的利用現只停留在理論階段,面臨較大的困難。


衝浪板


得要有個就地消化新能源的方式,才能把新能源利用好.調峰得靠水電站,反應速度最快,或者風力發電就地消耗,海水二氧化碳製取燃油之類的,把多餘的電量用掉,輪船經過的時候可以得到補給.


海洋確實是一個豐富的寶藏,潛力巨大。只要發電裝置的效率夠大,夠穩定,遲早會和我們見面。現在國內光伏行業盛行,西北部出現了大規模的棄電。怎麼樣合理儲能,和合理分配能源是給電網的巨大挑戰


20世紀80年代中國裝機容量最大的潮汐電站,在世界上名列第三位。位於浙江省溫嶺縣樂清灣江廈港(見彩圖),潮汐屬半日潮,平均潮差5.08m,最大潮差8.39m,與著名的錢塘江最大潮差相近。利用已建的原「七一」塘圍墾海塗工程改建,工程於1973年動工,1980年第1台機組發電,1986年第5台機組發電。第6台機組暫不安裝留作新型機組試驗用。電站開發方式為單水庫雙向發電,控制流域面積29.1平方公里,水庫防洪庫容136.5萬立方米,發電庫容336萬立方米,發電水庫面積1.37平方公里。電站建築物有堤壩、水閘、發電廠房和升壓站各一座。堤壩為粘土心牆堆石壩,在海中拋石、土而成。壩基為飽和海塗淤泥質粘土,層厚46m。堤壩全長670m,最大壩高15.1m。充、泄水閘地基為含礫晶屑凝灰岩,分5孔,泄量290立方米/秒。發電廠房內安裝5檯燈泡貫流式水輪發電機組(單機容量有500、600、700kW三種),分正、反向發電,正、反向泄水四種工況運行,發電水頭為0.8~5.5m,每天發電時間約15h,為防止沿海鹽霧腐蝕,升壓站採用戶內式布置。
江廈潮汐電站_百度百科
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雖然說是功率不大的東西,但是和養殖業混配就有效益了。


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