摘要：欧洲波浪能研发公司SWEL宣称其浮动波浪能设备可提供低至0.01美元/千瓦时能源均衡成本的高质量清洁能源，发电成本不到太阳能和风能的一半。如果承诺兑现，这或将撼动整个能源行业。
撰文 | Penn
编辑 | 郭郭
→这是《环球零碳》的第327篇原创
海洋覆盖了地球70% 以上的面积，与海洋相关的可再生能源储量巨大，开发利用前景十分广阔。
海洋可再生能源一般包括潮汐能、潮流能、波浪能、温差能和盐差能，而广义的海洋可再生能源还包括海上风能、浮式太阳能和海洋生物质能等。因其主要成因来自于星球的引力和太阳辐射，海洋可再生能源具有清洁、可再生的共性。
根据国际可再生能源署（IRENA）的统计，全球海洋能的理论资源储量介于年发电45000太瓦时～ 130000 太瓦时之间，大致相当于目前全球电力需求的2倍以上。其中温差能的开发潜力最大，超过44000 太瓦时；波浪能也有近29500 太瓦时的发展空间。
十多年来，位于塞浦路斯和英国的研发公司 Sea wave energy limited (SWEL) 一直在开发一种独特的脊柱状漂浮装置，该装置利用波浪的能量并将其转化为电能。其开发的Waveline Magnet 的浮动波浪能设备为传统技术提供了价格合理、维护成本低且气候友好的替代方案。
近日，该公司声称，通过在实验室和海上的原型测试，它可提供“超低成本”和高产量的清洁能源。实现能源均衡成本（LCoE）低于0.01美元/千瓦时，相当于每度电不到人民币7分钱，比煤电、太阳能和风电都低。这是怎么做到的？
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Waveline Magnet 浮动波浪能设备
Waveline Magnet 浮动波浪能设备，由一系列由脊柱动力系统连接的柔性组件组成。专利技术允许波浪穿过系统，随着波浪的上升和下降产生电力。通俗来说，你可以把该设备想象成类似于浮桥的“绵长而模块化”的塑料漂浮链，它们被设计成漂浮在水面，排成一排，直接指向海浪。
图说：Waveline Magnet 浮动波浪能设备示意图
来源：SWEL
当波浪穿过时，浮子会顺着水的轮廓移动，在这些漂浮链中形成“蛇形运动”。但需要注意的是，设备的浮子不是直接相互连接的，而是通过杠杆臂连接到刚性的、无浮力的脊柱部件上。浮子随着波浪移动，脊柱则保持相对静止，杠杆臂驱动脊柱单元内的发电机进行向上和向下运动。
图说：Waveline Magnet 浮动波浪能设备单模块示意图
来源：SWEL
当波浪首先撞击 Waveline Magnet时，系统会读取波浪的大小和速度，从而允许它在波浪沿线移动时微调每个发电机的功率提取。SWEL 表示，这台机器可以在“所有波高”下工作，并且“恶劣的波浪条件不会对设备的性能产生负面影响，但相反会增强它，因此不会出现生存问题。”
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Waveline Magnet的特点
图说：Waveline Magnet原型设备在LIR进行波池测试
来源：SWEL
Waveline Magnet 浮动波浪能设备是一种坚固耐用的中性位移波浪能转换器（WEC：Wave Energy Converter），在过去的 10 多年里，SWEL 已经建造了几代原型并已在普利茅斯大学、塞浦路斯大学、LIR 国家海洋测试设施、Centrale Nantes 和科克大学学院的波浪池和不同位置的公海中进行了测试。现在其可以以低成本按需提供大量电力，维护费用少，并可以部署在任何波浪环境中。其具有以下主要特征：
1/
低成本
由于所使用的材料质量低，如塑料和强化塑料，天然降低了Waveline Magnet的制造成本。此外，SWEL的技术使用的材料和部件都易于获得，不需要新的专业生产线或巨大的新基础设施来容纳它。这使得生产成本非常低，而且由于其模块化的轻质设计，部署和回收的成本也大大降低。
2/
低质量
设备只占覆盖海水表面的几厘米面积，要求每平方米的设备的材料质量很低。
3/
易维护
模块化设计易于维修、维护、生产和运输。这使得该设备的大规模生产成为可能。
4/
稳定性好
由于设备与波浪运动的独特互动使其具有良好的稳定性，该装置与海浪一起移动而非与海浪冲突，消除了生存能力问题，同时也使维护和修理费用降到最低。
5/
高输出
Waveline Magnet具有环绕海面的设计，贴合波浪线。这使得波浪能转换装置与波浪本身形成一个整体，进行一体化运动，同时设备能够以一种可控和无干扰的方式调节从波浪中提取能量的多少。该技术能够与所部署的海域和谐同步地工作，无缝和无摩擦地产生高水平的电力，而无需考虑波浪的轮廓或天气条件。
6/
可回收
该装置的大部分可以由回收材料生产，便于回收和循环利用。
图说：相对于传统漂浮式WEC，Waveline Magnet具有更高的潜在能量输出能力
来源：SWEL
此外，与市场上其他以混凝土为基础的波浪能转换设备相比，Waveline Magnet对海洋生物和海底的影响应该是最小的。它产生的电力可以通过电缆送回岸上，或者直接被海上电力消费者使用，也可以用来产生和储存氢气，然后再送回岸上。
最重要的是，SWEL宣称其Waveline Magnet设备还实现了超低的成本并承诺在充满活力的环境中Waveline Magnet额定功率将超过 100 兆瓦。发明家兼公司首席执行官Adam Zakheos在一份新闻稿中称：“我们可以展示使用我们技术的商业大小的设备，将如何实现能源均衡成本（LCoE）低于0.01美元/千瓦时，而今天波能行业的参考成本为0.85美元/千瓦时。”
据了解，LCoE是能源的总生命周期分析，包括项目整个生命周期的所有前期资本和持续运营费用。每千瓦时1美分（10美元/兆瓦时）的LCoE绝对是革命性的，这意味着这些设备的发电成本不到太阳能和风能的一半。根据投行Lazard的数据，如果SWEL提供的LCoE是准确的，那么它将击败天然气、煤炭、核能、地热或几乎任何已知的能源生产系统。
但是，对于SWEL提供的关于Waveline Magnet能源均衡成本和商业化输出功率的真实性，也有专家提出了质疑。尽管进行了多年的波浪池测试，SWEL 表示它仍在汇总结果，“性能和放大预测、数字和技术财务建模、可行性研究和技术性能水平”信息尚未发布。
根据SWEL提供的在 Centrale Nantes海洋水池中的测试数据，一个 32 米长、重约 1.8 吨的原型机，在这些测试期间实现了 1.4 kW 的峰值功率输出，那么SWEL承诺的 100 兆瓦版本将以多重的质量持续多长时间，来产生大约 71,429 倍于该原型所达到的峰值功率（尽管原型测试时波浪相对较小）？
对于该系统承诺可扩大规模至100 兆瓦，据独立专家称，其预计的 LCoE一旦部署在 55 兆瓦的大型阵列中，成本仅能降至每千瓦时 0.17 美元。
如果未来SWEL兑现了它的承诺，毋庸置疑，我们将看到一场清洁能源的革命。届时，我们将会看到这些漂浮在海洋表面的“浮桥”为世界提供更多便宜且清洁的蓝色动能。
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参考资料：
[1]https://newatlas.com/energy/swel-cheapest-wave-energy/
[2]https://www.inceptivemind.com/swel-waveline-magnet-concept-convert-wave-power-electricity/25893/
[3]https://swel.eu/technology/
[4]https://swel.eu/research/
[5]https://swel.eu/swel-tests-its-wave-system-in-the-ocean-tank-of-centrale-nantes-as-part-of-the-mea-project/
[6]https://newatlas.com/energy/blowhole-wave-energy-generator/?itm_source=newatlas&itm_medium=article-body
[7]崔琳,李蒙,白旭.海洋可再生能源技术现状与发展趋势[J].船舶工程,2021,43(10):22-33.
