高效的波浪发电......真的！

Greg Trauthwein • 30 四月 2019

SurfWec艺术家概念。图片提供：SurfWEC LLC。

图片提供：SurfWEC LLC。

波浪发电可以被认为是海上可再生能源的Rodney Dangerfield;它得不到尊重。尽管有许多工程方面的进步，但仍有许多引人注目的昂贵的故障导致该行业声誉不佳。一个新进入者是SurfWEC，提供获得专利的“冲浪”波浪能转换器，自2007年以来一直在开发中。它的开发人员承诺它将脱颖而出并在其他地方失败的地方表现。怎么样？ SurfWEC设计改进了一代“经验教训”，更重要的是它创造了自己的冲浪。

可再生能源生产正式“热”，因为许多工程进步和政府补贴共同帮助在现实条件下部署，测试和证明各种系统的可行性。虽然太阳能和风能作为早期的领导者已经跃升，但人们正在重新推动将海浪电力转变为可行的，可再生的电力和储存能源。一个新进入者是SurfWEC LLC，其目标是成为波浪能类的“前进”，既可作为独立系统，也可作为与现有或未来共存的附加电源，储能和波阻尼单元海上风电场。

认识“老新”公司
波能转换器（WECs）新业绩预测背后的推动力是Martin＆Ottaway，这是一家位于新泽西州的海洋工程公司，自1875年以来一直在连续运营，于2018年12月孵化了SurfWEC LLC.SurfWEC，大学和行业合作伙伴 - 史蒂文斯理工学院，ABB，航空液压，博世力士乐，Deeptek，HYDAC，ISCO管道，电线公司/Lankhorst Ropes等 - 正在努力开发使用专利功能的WEC，这些功能有望提高能量回收率作为独立单元或与传统WEC系统集成的一个数量级的速率。

SurfWEC系统还设计用于避免与飓风，位于冲浪区的设备以及海上固定系泊系统相关的波浪损坏，通过技术克服高度可变波浪尺寸的挑战。简而言之，它采用专利的可变深度浅滩功能，由SurfWEC首席技术官（CTO）Michael Raftery在2004年至2012年期间在史蒂文斯理工学院进行研究时发明。该技术基本上允许离岸波浪成为转换为汹涌的冲浪波，允许更有效的波浪能量恢复。

在马丁和奥特威的新泽西州廷顿瀑布办公室与Raftery会面后，很明显，这个系统及其发展是对发明者的热爱，他们的长期目标是结束人类对化石燃料的依赖。该专利于2007年提交并于2012年发布。该专利是在Raftery在着名工程学院史蒂文斯理工学院工作时创建的，该学院为该系统支付并拥有该专利权，而SurfWEC则拥有独家许可选择权协议。使用这项技术的地方。
“我认为需要克服的最大看法是认为波浪能量转换效率低下，并且WEC装置不能像波士顿WhalerTM船一样具有浮力完整性的设计和制造，这些是将波浪能量转换为特别需要的设计标准。实用程度，“拉夫特说。 “该行业出现了四次严重失败，真正让投资者失望。 1995年高级研究技术/ Wavegen“Osprey”的沉没，2007年Finavera“Aquabuoy”的沉没，2009年三叉戟“DECM”的沉没，以及最近于2019年沉没的Wello OY“Penguin” “。

破浪
由SurfWEC淹没平台在史蒂文斯模型盆地创建。图片提供：SurfWEC LLC。

Raftery说，这些失败共同耗费了数百万美元，同时赢得了WEC行业的不良声誉。他表示，投资者对SurfWEC的早期反应是“你可能就像其他系统一样。”

但Raftery认为，SurfWEC已经从过去的事件中吸取了教训，他说创建一个“充满活力”的系统在他的名单上排名第一。为此，波浪能系统采用泡沫填充隔间，使其几乎不会沉没。 “我们用这一设计解决了业界所有的失败问题。”

此外，创建一个“智能”系统，一个能够不断调整自身以最大化并有效地将海洋运动转化为动力的系统，是成功的关键。为此，SurfWEC团队依赖于神经网络。

“神经网络是一种回应那些不清楚，易于定义的事物的方法，”van Hemmen说。 “如果我有一个完美的正弦波，我可以计算和设计一些能够响应这个完美的正弦波的东西，因为波长和波高会发生变化。但是海浪很乱。神经网络从不同传感器获取输入，这些传感器一起帮助系统“学习”。这只是一种反应机制。“
该系统设计灵活，原则上SurfWEC系统可放置在有海浪和水深135至1000英尺的任何地方。事实上，这是SurfWEC系统中的主要设计羽毛系统不需要直接放在冲浪区工作。 “您不必为不同的位置设计不同的设备。我们可以把它们放在任何地方，这是一个一刀切的解决方案，神经网络将始终将可变深度平台保持在最佳深度。“van Hemmen说。
图片提供：SurfWEC LLC。 前方的道路
任何从事可再生能源领域工作的人都知道，从发明者的工作台到公用事业水平的表现，既不是直的，也不是短的或便宜的。 SurfWEC平台已经开发了十几年，Raftery认为将通过海上试验再过四到五年。

“下一步是在新泽西州莱昂纳多的Ohmsett工厂以大约15：1的比例测试比例模型，”Raftery说。 “我们将采用这些性能数据，然后我们将为动力输出系统构建一个滑动平台，我们将进行基准测试。之后，我们将根据这两个数据集对设计进行调整，然后进行全面的原型和海上试验。“
虽然时间是一个因素，但金钱是另一个因素，而Martin＆Ottaway的所有者Rik F. van Hemmen，今天已经将价格标签定为2000万美元，以使该系统通过海上试验，并且（大约）200万美元用于台架测试，100万美元用于计算机建模，100万美元用于比例模型，大约1200万美元用于最终原型单元，400万美元用于两年海上试验。

“我刚刚向海军研究办公室提交了一份白皮书，用于全额预算，”van Hemmen说。 “在商业方面，我们也会向风险资本来源寻求资金。然后我们将DOE应用程序用于子系统开发。“

Think Global，Act（NJ）Local
“某些项目非常庞大，需要国家或全球的观点和存在。这项特殊技术不需要大量投资，“van Hemmen说。 “这使得构建和运行本地项目本身就更有效率，如果你能做到这一点，你的成功机会就会上升。”

根据van Hemmen的说法，这个项目看起来很明显，因为新泽西州提供了“技术创新这个奇怪的温床”。新泽西州拥有海滨，拥有运输能力，拥有教育......项目规模适合在新泽西州开发。“

其中一个主要参与者是位于新泽西州莱昂纳多的Ohmsett，位于Raritan Bay。这是一个世界级的坦克测试设施，直接位于一个可以证明是真实世界测试的理想区域，因为van Hemmen认为Raritan海湾受保护部分的波浪是正确的，15：1模型作为海浪将用于全尺寸模型。

虽然政治（为了获得允许系统进行真实世界的试验）和资金问题很难轻易导航，但前往哈佛商学院的van Hemmen表示，如果组织无法建立支持，他会感到震惊公用事业和政治家之间。 “这些数字（每千瓦时的成本）是存在的，而且它们令人信服。”

事实上，van Hemmen，始终是工程师，他认为将系统交付给公用事业规模的最大挑战非常简单：绳索。 “如果资金存在，最大的挑战将是绳索晾晒系统的可靠性。这是我的思绪将在白天和黑夜的挑战，“他说。 “我确信我们可以让它发挥作用，但这是一个技术挑战，让我感到工程师的冷汗。绳索技术已经取得了巨大的进步，但这就是需要大量能量进入的地方。幸运的是绳索问题并非最终，因为安装在可变深度平台顶板上的挡板/浪涌型设备可能是商用的也是可行的。“

图片提供：SurfWEC LLC。