欧洲海洋能源中心扭转了局势

欧洲海洋能源中心它是由一所学校改建而成的，坐落在大陆奥克尼岛西海岸的小镇斯特罗姆内斯港口上。这是一个寂静小镇上的一个安静的地方，这掩盖了它正在开发的令人敬畏的自然资源。

他说:“我们既有波浪，也有潮汐，所以我们可以同时研究这两种技术;EMEC董事总经理科尔莫德(Neil Kermode)说。然而，“波浪和潮汐”是一种保守的说法。把EMEC建在奥克尼岛有很好的理由，其中最主要的原因是那里的海浪和潮汐是世界上最强大的。

奥克尼岛将成为第一批从海洋能源中受益的地方之一，这似乎很合适，因为传统上，奥克尼岛人一直很务实，愿意尝试新想法。“奥克尼岛的财富已经有好几代人了，”克莫德说。就贸易而言，这是巨大的;这里有庞大的鲱鱼船队;两次世界大战中停泊在斯卡帕湾的英国舰队我想上过大学的奥克尼群岛人会想，“这里的景观完全是由能量塑造的——风、波浪和潮汐塑造了景观。”为什么不从海洋中获取能源呢?“‘

自上世纪80年代初以来一直被忽视的波浪和潮汐发电领域，正在成为能源领域发展最快的领域之一。目前，全球大约有80种设备处于不同的开发阶段，其中60%在英国进行开发。

这是合适的，因为由于地理上的特殊原因，英国拥有世界上最丰富的海洋能源储备之一。它在西欧边缘的位置意味着它暴露在大西洋的海浪中，这些海浪在数千英里的海洋上积聚，而大西洋和北海、爱尔兰海和英吉利海峡之间的相互作用，以及岛屿和大陆之间的许多有限通道，形成了可怕的潮汐比赛，每天有数千吨的水高速流动四次。

英国最近的能源评估估计，该国可以从海洋可再生能源中获得约20%的能源需求。欧洲一半以上的潜在潮汐能储备都在彭特兰湾(Pentland Firth)，这是苏格兰和奥克尼之间的狭窄通道。据估计，这些水域的能源储备高达20吉瓦，相当于20座中等规模的发电站，几乎足以满足英国的平均能源消耗(尽管不是其峰值电力需求，约为60吉瓦)。

但是从水中获取电力并不简单。在80个正在研发的设备中，到目前为止只有7个在开放水域进行了测试，没有一个连接到国家电网——尽管第一次可能只有几个月的时间了。

这就是EMEC的作用，作为世界上唯一经过认证的独立的波浪和潮汐可再生能源发电设备测试和验证机构。尽管如此，这只是一个小规模的行动，有9名工作人员，他们的专业知识包括海洋学、电气和海洋工程以及海洋生物学，以监测设备对奥克尼周围清洁水域中大量存在的鱼类、鲸鱼、海豹和海豚的影响。

克莫德解释说，该中心的起源是20世纪90年代政府的一份前瞻报告。“一些研究表明，所有的海洋能源设备都有一些共同的特征:它们将在水中;他们需要一条电缆才能回到海滩;当电回到海滩时，你需要对它做些什么。做所有这些事情都将非常困难。”

他们决定找到一个地点，在那里安装基础设施——海底终端、电缆和岸上的变电站，用于接收和调节电力，并将其输送到国家电网——这样设备开发人员就可以集中精力确保他们的设备正常工作，而不必担心如何测试。克莫德说:“如果人们第一次下水时产生的数据是可靠的，那么他们的第一个商用设备下水就容易得多。”

奥克尼是英国国家电网的最北端，这使得电力更容易进入系统。EMEC有波浪和潮汐测试站点，都有四个“泊位”供设备插入，并有完整的基础设施将电力带上岸。克莫德说，到目前为止，已经在这些设施上投资了大约1500万英镑，大部分是通过高地和岛屿发展局投资的。

波浪机停泊在距离比利亚克鲁(Billia Croo)一英里(2公里)远的地方，这是一个沿着斯特罗姆内斯(Stromness)大陆海岸几英里远的海滩。“在到达加拿大之前，比利亚克鲁岛以西什么都没有，”克莫德说。“海浪不间断地袭来，产生了巨大的能量冲击，每线米海浪的功率约为25千瓦。”

与此同时，潮汐点位于沃内斯瀑布，这是一个位于奥克尼伊代岛北部的暗礁，北大西洋的潮汐每天两次以超过8节(4米/秒)的速度通过岛屿之间的狭窄间隙冲进北海。

比利亚克罗是一个具有特殊科学意义的地方，悬崖地层之间有鱼类化石沉积物，因此，从波浪装置和通道接收能量的变电站几乎看不见，它埋在海岸线上。这条电缆能够处理高达9兆瓦的电力，在沿着海底运行时分成四段，分别到达深水中的各个泊位。在这些泊位的北部和南部，“乘波者”浮标在海浪中上下浮动，将海浪高度和波长的数据传输回斯特罗姆内斯的办公室。测试工程师Chris White解释说，这使得开发人员可以将设备的性能与现场的波浪状况相关联。

比利亚克罗看起来很平静，两米高的海浪在沙滩上直径一米的巨石上翻滚，但能量很明显。怀特说:“我们经常会遇到5-6米甚至更高的海浪。”“当他们进来的时候，那些巨石就像鹅卵石一样滚来滚去。”

目前，Billia Croo码头上还没有停泊设备，但在未来几周内，其中一个泊位将被爱丁堡公司开发的波能转换器Pelamis占据海洋电力输送也是发展道路上走得最远的机器之一。Pelamis是一种长而铰接的结构，有一个鱼雷形状的机头，而且惊人地大——大约有伦敦地铁的大小。它的六个部分——模型中的六个部分现在停泊在庇护的斯卡帕流(Scapa Flow)上的霍伊岛(Hoy)附近，等待着被拖到比利亚克罗(Billia Croo)——由万向节连接，允许结构在海浪从下面流过或经过时弯曲。

在三个短段内是功率转换单元。项目经理Jacob Ahlqvist解释说:“有两个液压闸板，一个在顶部，一个在底部。”“当机器移动时，这些滑块会膨胀和收缩，从低压气缸中吸取油，压缩后泵入液压蓄能器。我们让里面的压力增加到300巴，一旦我们在这个压力下有了足够的体积，我们就打开一个阀门，通过马达排出油，马达会转动发电机。“由三个模块组成的Pelamis在5-6米的海浪中产生750千瓦的功率。

Pelamis机制是由老一代波浪能转换器发展而来的，被称为Salter 's Duck。上世纪70年代，爱丁堡大学(Edinburgh University)的波浪发电先驱斯蒂芬·索尔特(Stephen Salter)开发了这种“鸭子”，它是一个浮在海面上的凸轮形物体，与一个类似的液压发电机系统相连。“鸭子”的效率很高，从海浪中提取了大部分能量，但人们认为这使它在公海上很脆弱。Pelamis的鱼雷机头被设计成让它“潜入”最大的海浪，而不是与它们一起弯曲。Ahlqvist说，尽管这降低了它的效率，但它使它成为一种更坚固、更“生存”的设计。

Pelamis是最接近商业化的波浪发电装置。它将在Billia Croo进行为期四周的测试，允许Ahlqvist的团队将发电与波浪条件联系起来，并收集有关液压和电子操作的数据，以及当关节弯曲时机器钢体中产生的应力。

目前已经有三台机器在等待葡萄牙近海的一个波浪农场的部署。上个月，苏格兰行政院(Scottish Executive)宣布为奥克尼(Orkney)近海的一个四台pelamis波浪农场提供400万英镑的资金。克莫德说，最初，这些机器将在Billia Croo实验室运行，以测试它们之间的相互作用。然后可能会在霍伊附近建立一个永久性的波浪农场，在那里，海底电缆将国家电网输送到彭特兰湾，并可将机器数量增加到20台。

长期以来，波浪能一直被视为领先于潮汐，但这种情况可能很快就会改变。在EMEC的潮汐现场，一个两条腿的上层建筑支撑着一个看起来像巨大的波罗薄荷(Polo Mint)的设备，这是一个由都柏林开发商拥有的潮汐涡轮机OpenHydro．从海上看，海水的力量是显而易见的——潮水流过上层建筑的两条腿，在海面上留下快艇式的尾流。

直径6米的OpenHydro涡轮机即将沉入水中，并与海底终端连接，使其成为世界上第一个连接到英国国家电网的潮汐设备。它的发电量为250千瓦，约为OpenHydro计划的全尺寸机组的四分之一，将为生活在Eday的150人提供大部分能源。

OpenHydro的首席执行官詹姆斯·艾夫斯(James Ives)说，涡轮机叶片是该设备唯一的移动部件，因此设计非常简单。他说，这是一种永磁发电机，涡轮叶片尖端装有磁铁，定子周围装有线圈。

这降低了机器的成本，也提高了效率。我们的变速箱或液压机构没有任何损失。此外，我们没有油、油脂或润滑剂，它们可能会成为污染物，而中间的洞在提供一些水力动力好处的同时，也为海洋生物提供了一个通过涡轮机的通道。”

此外，艾夫斯声称，将涡轮机的尖端保留在壳体内可以减少它产生的噪音，这是“鱼友好”的另一个因素。

艾夫斯解释说，安装涡轮机的高大上层建筑纯粹是一种开发工具，因此该公司可以用后续型号替换涡轮机，以进行性能测试和验证。

然而，这种商业模式将永远停留在海床上，水面上什么都看不到;OpenHydro计划今年夏天在另一个EMEC泊位安装该版本。

该公司还准备将其设计商业化。艾夫斯将EMEC的涡轮机描述为“预商业模式”，但最近签署了两个全面潮汐流农场的合同——在海峡群岛的奥尔德尼近海和在新斯科舍省的芬迪湾。他说，后一个地方冬天到处都是浮冰，比奥克尼更具挑战性。两座发电厂都将使用不同尺寸的涡轮机阵列，并将产生大约1兆瓦的电力。

潮汐流通常被认为是恶劣的工作环境，甚至比波浪场还要恶劣。虽然波浪偶尔会消退，但潮水一直都在。因此，许多开发商选择将实验涡轮机安置在有遮盖的潮汐入口。但EMEC站点允许开发人员在北大西洋工作，那里的环境是不懈的。

艾夫斯说:“我们从中学到了很多东西，它帮助我们做出了非常强大的设计。”“很多人害怕在海洋环境中工作，但我们有不同的看法。我们尊重它，我们知道如何让它为我们服务。是的，生活很艰难，但并不像人们想象的那么糟糕。”

回到EMEC, Neil Kermode对于将海洋可再生能源作为英国能源结构的一部分需要做多少工作是现实的。他说:“我们可能就像20年前的风能一样，我们必须明白有时技术会失败;他们会沉下去，或者在沙滩上死去。但如果把它留给小公司，这才是一个巨大的挑战;如果公司加入，我们决定让它成为英国公司的当务之急，就不会有那么多了。

“回顾历史，看看这个国家在下定决心时所取得的成就。我们取得了非凡的成就。

从海洋中获取能量可能是其中最引人注目的一种。