呂　靜

從廣袤無垠的海洋上獲取風能，已經(jīng)成為人類能源拓寬領(lǐng)域的下一個目標

風能在全世界都被證實是一個有爭議的話題。2006年，原本要在英國肯德爾附近的溫納士建設(shè)英國最大風電農(nóng)場的提議在公共輿論的反對聲中最終宣告作廢，2007年，希臘思蓋羅斯島上的居民們擔心風電場會破壞生物多樣性，紛紛出面反對并阻止在當?shù)氐淖匀槐Ｗo區(qū)內(nèi)安裝渦輪機。

海上風力渦輪發(fā)電機也并不是什么新話題，目前，海上風力發(fā)電的方式分為在淺海的座底式和在深海的浮體式兩種。到現(xiàn)在為止，人們還是在淺水區(qū)域安裝風力渦輪機，這樣可以在海床上固定地基。但是，這樣做不僅建造成本高、工藝復(fù)雜，也有視覺和聲音污染的問題，因為這樣一來，人們在岸邊就會看到轉(zhuǎn)動的巨大葉片，聽到機器轉(zhuǎn)動的巨大轟鳴聲。不僅如此，風力渦輪機還可能導(dǎo)致一些路過的無辜鳥類死亡。

深海浮體式海上風力發(fā)電尚無先例。現(xiàn)在，挪威國家石油海德魯公司宣布，將于挪威卡莫伊島附近安裝世界上最早的全尺寸漂浮風力渦輪機，并進行為期兩年的試驗，其原型渦輪機計劃于明年秋天開始運轉(zhuǎn)。

挪威先驅(qū)

挪威海德魯公司原是一家挪威的能源和鋁業(yè)公司。去年10月，海德魯?shù)挠蜌鈽I(yè)務(wù)與挪威國家石油公司合并，成立了挪威國家石油海德魯公司。日前，挪威國家石油海德魯已經(jīng)拿出4億挪威克朗(大約合7700萬美元)來投資研發(fā)深海風力發(fā)電場的漂浮式風力渦輪機，這種發(fā)電機可以安裝在比常規(guī)離岸風力渦輪機的地基深10倍，大約在水深200米的地方，類似于常規(guī)的海上石油或天然氣鉆井平臺的浮基。

建造這一示范性渦輪機將耗資2億挪威克朗(3800萬美元)。沃爾特·帕特森是英國智庫皇家國際問題研究所的一位能源專家，他說，“這是合乎邏輯的一步。漂浮渦輪機的制造將比較容易，因為絕大部分裝配可以在陸地上完成，然后再放到海上漂浮。在海上，不僅有更強勁和可靠的風力，而且沒有樹木、山巒和建筑等障礙物，但是，你要考慮渦輪機的穩(wěn)定性，確保其能夠佇立在海上?！?/p>

由挪威國家石油海德魯公司設(shè)計的這種能源平臺采用的是柱形浮標，這是一種在海上石油和天然氣開采中普遍應(yīng)用的技術(shù)，借助它可以在深200～700米的海中安裝風力渦輪發(fā)電機，使離岸風力發(fā)電場成為可能。

海德魯?shù)脑O(shè)計采用三條可控線纜，這些線纜能夠控制高200米的鋼管材料，鋼管被固定在混凝土的基座上，這些鋼管有一半會露出水面。線纜將接在渦輪機上。一個2300千瓦的渦輪發(fā)電機被安置在柱形浮標的上部。發(fā)電機將高出海平面65米，其葉片直徑將為80米，在水下100多米處，三條線纜松松地錨定在海床基座上，海浪可以沖到30米的高度。該項技術(shù)要保證渦輪機的安全，它和離岸的油井鉆塔平臺很相像，不同之處就是它是一種綠色能源。

海德魯公司在北海測量風速的時間已有約30年。根據(jù)這些高于陸地的海上平均風速所得的數(shù)據(jù)，他們設(shè)計的這種叫做“海聞德”的風力渦輪發(fā)電機將大大提高能量效率，亞歷山德拉·貝奇·哥喬夫是該公司新能源部門的主任，她指出，他們將把其公司在陸地上的石油和天然氣技術(shù)轉(zhuǎn)用在研發(fā)離岸的海上風能。但她強調(diào)，新的風力發(fā)電廠將成為一種補充，而不是陸地風力發(fā)電廠的替代形式。她說“‘海聞德非常適合那些可利用土地少、但有較好海上風力條件的能源貧乏地區(qū)?！?/p>

向深海要風

雖然這種海上建筑并不一定適合于變化莫測的環(huán)境，那樣它有可能成為亞特蘭蒂斯沉沒于汪洋之中，但它們可以作為一種合理的、環(huán)保的和經(jīng)濟可行的可替換能源形式。

挪威能源公司海德魯和西門子發(fā)電公司已經(jīng)簽署了一個合作開發(fā)海德魯“海聞德”漂浮渦輪發(fā)電機技術(shù)的協(xié)議。西門子公司將交付在挪威海岸安裝的最初風力渦輪發(fā)電機的示范單位。

貝奇·哥喬夫說：“在遠離陸地和鳥類遷徙路徑的海上建設(shè)風力發(fā)電站是很有吸引力的。我們可以在看不到的地方產(chǎn)生大量能源，也不會造成鳥類的死傷?！彼麄兾磥淼哪繕耸墙ǔ蓳碛?00個渦輪發(fā)電機的大規(guī)模海上風力發(fā)電站，發(fā)電能力達到一年40億千瓦時，既可以給海上也可以給陸地活動輸送可再生電力。

在遠離岸邊的深水處安裝風力渦輪發(fā)電機組的好處很明顯，比如那里有著強烈的和穩(wěn)定的風力條件(11米／秒)，這樣既可以降低視覺上的沖擊，又可以提高發(fā)電量。漂浮的離岸渦輪發(fā)電機可以安裝在有相當深度的海域。挪威能源公司海德魯現(xiàn)已獲得了在靠近西南挪威海的卡莫伊島安裝示范性渦輪機的許可。該公司也在考慮在海上石油開采裝置附近安裝風力渦輪機，為石油開采提供可再生能源的可能性。

貝奇·哥喬夫說：“我們很高興與西門子合作，西門子發(fā)電公司一直是固定浮基離岸風力渦輪發(fā)電機組的一流供應(yīng)商。這項新技術(shù)的合股契約將使得我們在海上安裝世界一流的漂浮渦輪發(fā)電機的技術(shù)上產(chǎn)生飛躍?！?/p>

西門子發(fā)電公司風力部的主任安德里亞·瑙恩說：“要使得漂浮離岸的浮基達到商業(yè)上的可行性是一個很大的技術(shù)挑戰(zhàn)。與海德魯簽了這一戰(zhàn)略協(xié)議，也將把我們推到發(fā)展離岸風能農(nóng)場市場的領(lǐng)先位置?！?/p>

除西門子公司將為該項目生產(chǎn)渦輪發(fā)電機外，德西尼布集團公司將負責生產(chǎn)浮標組件和安裝浮標系統(tǒng)，耐克森負責海上布線，霍伽蘭德卡夫特提供陸地上電力派送系統(tǒng)，而伊諾瓦則為該項目提供5900萬挪威克朗的資金。

在2009年之秋，在距離挪威小島卡莫里附近10公里的地方將開動一臺2300千瓦的風力渦輪機。這一電力輸出將比去年年底在歐洲水域安裝的發(fā)電105．4萬千瓦的離岸風電裝置要小得多，但按照挪威石油海德魯公司的風能副總裁安妮·斯多門·萊克的說法，這是為了證明深海的離岸風，也是為了確保日后風能在該區(qū)域的擴張而做的實驗。她說，一些陸地和淺海的地點正在減少，有的是因為已經(jīng)被占滿，有的是因為遭到抵抗，有的是因為復(fù)雜的地形，還有一些地方比如美國加州、日本和挪威根本就沒有淺水海岸大陸架，要利用淺水的風能是不可能的。

更多的嘗試

現(xiàn)在，至少還有其他兩家公司也在研發(fā)漂浮風力渦輪發(fā)電機。一家是荷蘭的布魯H，還有一家是挪威的思維，為了減少機器的重量與減少整個平臺的成本，這兩家公司都在設(shè)計輕型風力渦輪機。麻省理工學院的一位機械工程師保爾·斯科萊沃諾斯也在實驗室中設(shè)計了風力渦輪機的離岸平臺，證明了用線纜在海床上錨定和用石渣混凝土固定巨大的漂浮柱面并安裝渦輪機的可行性，同時給出了確定一種新渦輪機設(shè)計的成本和復(fù)雜性。

而由挪威石油海德魯與西門子所做的項目計劃中所包括的是現(xiàn)在已被工業(yè)巨頭應(yīng)用的成熟技術(shù)。實際上，挪威石油海德魯?shù)挠媱澮揽康氖且环N已經(jīng)測試好的技術(shù)成分組合。支撐大批量生產(chǎn)的標準西門子2300千瓦渦輪機的柱形浮標高165米，接近于用在墨西哥灣和其他地方的石油或天然氣鉆臺的浮標，萊克稱，這種渦輪機已經(jīng)經(jīng)過很好的測試，是很耐用的機器。現(xiàn)在，他們所要做的，就是優(yōu)化漂浮渦輪機的概念，她還指出，現(xiàn)在他們所要做的就是測試這種渦輪機在水中的行為是不是像預(yù)測一樣。

由于有三根錨定鏈控制著整個平臺的穩(wěn)定性，而相對穩(wěn)定的風會從岸邊吹過來，目前，利用人造波浪水池測試按比例縮小的模型，已經(jīng)證實渦輪機在波浪中運轉(zhuǎn)良好。榮克說：“陸地上的渦輪機接受相當多的湍流和陣風，和海上的風不一樣?！?/p>

挪威石油海德魯計劃用兩年的時間來收集資料，來估算支持風力渦輪機的最小浮筒，并確定漂浮渦輪機的最低價格。由于在遠離岸邊的地方，渦輪機轉(zhuǎn)動更為頻繁，海風更強烈，這樣在增加了一部分開支的同時，也促進了每臺渦輪機所產(chǎn)生的電量。

萊克指出，相比今天的太陽能價格，深海風能在早期階段還是相當高的，這就需要政府部門的激勵機制幫助其起飛。但是她相信，深海風能最終會與常規(guī)風能競爭。

假如該項目獲得成功，海上風力發(fā)電將被證實是更佳的環(huán)保競爭者，屆時陸地項目將會受到壓力。假如示范試驗一切順利，挪威石油海德魯隨后將建設(shè)中等規(guī)模的風電園，繼而將建設(shè)更大規(guī)模的離岸風電場，所產(chǎn)的電可以供給海濱城市，以減少人類對化石燃料的依賴并幫助減少溫室氣體的釋放。而且，有了這種漂浮的渦輪機技術(shù)，海濱居民也不會再抱怨，到時候也就只有那些在大海上往來的油輪甲板上的船員才不得不忍受這些風車的視覺或聲音污染了。