在追求可再生能源的今天,海洋波浪能的開發成為備受矚目的焦點。其中,震盪水柱 (OWC,Oscillating Water Column) 被視為一種具有高潛力的技術,能有效利用波浪運動來產生能量。2001年,在蘇格蘭伊萊島啟用的LIMPET(Limpet OWC)便是此技術的成功案例之一,該設施至今仍在運行並持續產生電力,顯示出相對於傳統能源的可行性。
震盪水柱裝置是用來捕捉海浪能量的一種機制,透過波浪使海水在一個密閉的空間內上下運動,進而產生空氣流,並轉化為電能。
OWC裝置的核心在於其基本組件,包括收集腔、導流系統以及發電系統。在收集腔內,波浪的上下運動壓縮和鬆弛腔內的空氣,產生強勁的氣流。
OWC的動力提取單元(Power Take-Off, PTO)是其主要的能量轉換組件。該系統透過將氣流轉換為可用的電力,實現能量的有效利用。為此,PTO系統通常配備雙向渦輪,設計讓渦輪無論氣流朝向如何均可始終朝同一方向旋轉,從而確保持續的電力生成。
在PTO系統中,常見的技術之一就是Wells渦輪。Wells渦輪的設計特別適合在低速氣流下運作,但在高氣流率時會有效率損失。隨後,Hanna渦輪的出現旨在改善Wells渦輪的缺陷,這種設計採用背對背的非對稱氣翼,並能在更廣的運作範圍內提供更高的動力輸出。
震盪水柱的概念最早可追溯至1885年當時的哨音浮標,其利用收集腔內的空氣壓力驅動發電裝置。隨著時間推移,至1947年,首個能夠轉換波浪能為電能的OWC導航浮標應運而生,這為後續的OWC開發鋪平了道路。
LIMPET電廠於2001年啟用,並至今仍然運行良好,該設施成功產生500千瓦的電力,以單一的2.6米直徑的Wells渦輪為主。該廠被安裝於伊萊島的堅硬岩石海岸中,展現了OWC技術在穩定環境下的有效性和持續性。
LIMPET的成功,證明了震盪水柱技術的商業可行性及其在可再生能源領域中的增長潛力。
除了LIMPET,還有其他值得關注的OWC電廠,如位於巴斯克地區的Mutriku電廠及Ocean Energy的OE Buoy。這些項目分別展示了不同的設計和技術應用,各自為可再生能源的發展貢獻了力量。
OWC裝置的運行相對於其他海洋能源裝置,因為其沒有傳動部件直接在水中運行,對海洋生態的威脅較小。而且,OWC設施若設置得當,可以成為海底生態系統的人工礁。然而,噪音污染及對海洋美景的影響依然是需要考量的兩大問題。
從LIMPET到未來的各種OWC技術,這些設備不僅帶來了能源的可能性,也促使社會思考如何與自然環境和諧共存,讓未來的能源選擇更具可持續性。我們是否能夠在科技進步與自然保護間找到平衡的解決方案?