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作為能源轉(zhuǎn)型的一部分，能源行業(yè)正在向海洋尋求可靠、可持續(xù)和可再生的能源。研究人員和工程師旨在創(chuàng)造能夠提供具有成本競爭力的海洋可再生能源的技術(shù)，以支持占美國人口一半的沿海社區(qū)。

德州農(nóng)工大學(xué)海洋工程系助理教授 HeonYong Kang 博士正在通過兩個(gè)獨(dú)立的項(xiàng)目來應(yīng)對這一挑戰(zhàn)，這些項(xiàng)目專注于波浪能轉(zhuǎn)換器：一個(gè)用于小規(guī)模應(yīng)用，另一個(gè)用于公用事業(yè)規(guī)模應(yīng)用。

在聯(lián)邦支持下取得進(jìn)展

康的第一個(gè)項(xiàng)目最初來自美國能源部 (DOE) 2015 年的波浪能獎(jiǎng)競賽。

比賽表明，一些概念性浮波能量轉(zhuǎn)換器很有前景，但它們的設(shè)計(jì)往往會(huì)導(dǎo)致昂貴或缺乏競爭力的資本支出 (CapEx) 和運(yùn)營支出 (OpEx)。

為了實(shí)現(xiàn)低于每千瓦時(shí) 40 美分的有競爭力的平準(zhǔn)化能源成本 (LCOE)，Kang 的 DOE 資助的項(xiàng)目涉及一個(gè)多學(xué)科研究人員團(tuán)隊(duì)，他們尋求將其獲得專利的表面騎行波能量轉(zhuǎn)換器 (SR-WEC) 作為具有成本競爭力的解決方案實(shí)現(xiàn)用于中小型電源。SR-WEC 具有針對變化的隨機(jī)波的獨(dú)特自適應(yīng)共振，可產(chǎn)生高捕獲寬度比，以及具有密封發(fā)電機(jī)的模塊化輕型系統(tǒng)。這些特性大大降低了資本支出、運(yùn)營支出，從而降低了具有競爭力的 LCOE。

自從這個(gè)項(xiàng)目最初被引入該部門以來，康的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)開發(fā)了兩種 SR-WEC 的最佳原型設(shè)計(jì)：用于自充電自主水下航行器的小型 SR-WEC 和用于千瓦級(jí)功率的中型 SR-WEC為藍(lán)色經(jīng)濟(jì)應(yīng)用提供動(dòng)力的電源 。現(xiàn)在，他們正在制作按比例縮放的原型。原型將首先在干燥的試驗(yàn)臺(tái)中進(jìn)行測試，然后在大學(xué)站的二維波浪-電流-風(fēng)盆中進(jìn)行測試。

“雖然我們在這項(xiàng)開創(chuàng)性研究中一直面臨著眾多挑戰(zhàn)，但當(dāng)我們發(fā)現(xiàn)新知識(shí)并認(rèn)識(shí)到我們正在幫助能源轉(zhuǎn)型時(shí)，我們變得更加興奮和積極，”康說。
與行業(yè)合作將海浪能商業(yè)化

Kang 還與德克薩斯州可再生能源公司 Global Perpetual Energy (GPE) 合作，創(chuàng)建一個(gè)能夠產(chǎn)生兆瓦級(jí)電力的公用事業(yè)規(guī)模的波浪能轉(zhuǎn)換器。從 GPE 獲得專利的海洋可再生能源平臺(tái)發(fā)展而來，Kang 正在開發(fā)一種最佳波浪能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，該系統(tǒng)可在大范圍內(nèi)從與波浪的彈性變形共振中有效地提取能量。系統(tǒng)設(shè)計(jì)的靈感來自這樣一個(gè)事實(shí)，即波浪能量跨越波浪的整個(gè)長度 - 測量數(shù)十到數(shù)百米。這個(gè)由 GPE 贊助的項(xiàng)目的目標(biāo)是在加爾維斯頓測試海上原型。

“我們正在努力尋找一種既有效又具有成本競爭力的解決方案，”他說。“通過將兩者結(jié)合起來，我們可以達(dá)到具有競爭力的 LCOE，這樣公眾就可以獲得可再生、清潔、接近一半美國人口的波浪能，并且在白天和黑夜以及在輕度到嚴(yán)重的海況下始終可用。”