提到風(fēng)電機(jī)組，人們腦中浮現(xiàn)的畫面大多是這樣的：細(xì)高的塔柱上搭載著三個(gè)機(jī)翼樣的葉片，與電風(fēng)扇或者荷蘭風(fēng)車有幾分神似。而法國風(fēng)電企業(yè)Nenuphar則希望向人們展示，風(fēng)電機(jī)還可以是另外一種樣子，能安裝在大海中浮動(dòng)平臺(tái)上迎風(fēng)破浪。科技日報(bào)記者近日來到Nenuphar公司在法國的試驗(yàn)機(jī)所在地，對(duì)正在研發(fā)中的“垂直式海上浮動(dòng)風(fēng)力機(jī)”一探了究竟。
進(jìn)軍海洋是發(fā)展風(fēng)能新方向
在應(yīng)對(duì)氣候變化和保證能源供應(yīng)安全的背景下，海洋日益被視為重要的戰(zhàn)略資源，在新能源開發(fā)領(lǐng)域扮演著重要角色。Nenuphar公司的聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席商務(wù)官查爾斯·斯馬賈很早就將目光瞄向海上風(fēng)能。查爾斯介紹，法國的陸地風(fēng)電機(jī)組雖然安裝成本相對(duì)較低，但經(jīng)常會(huì)因?yàn)樵胍簟⒄嫉亍L(fēng)景保護(hù)等問題遭到當(dāng)?shù)鼐用竦种啤６蚝Ｑ箫L(fēng)能資源要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于陸地上的，且不存在居民反對(duì)的問題，如果能解決技術(shù)和成本挑戰(zhàn)，離岸的海上風(fēng)力發(fā)電將是風(fēng)能未來發(fā)展的重要方向。
垂直風(fēng)電機(jī)由創(chuàng)意變成現(xiàn)實(shí)
人類應(yīng)用風(fēng)能已經(jīng)有很長的歷史，荷蘭風(fēng)車早已深入人心，而充滿創(chuàng)意的法國工程師則努力打破思維定式，法國人達(dá)里厄就曾在1931年另辟蹊徑，設(shè)計(jì)出首個(gè)垂直式風(fēng)力發(fā)電機(jī)。傳統(tǒng)的風(fēng)電機(jī)是水平設(shè)計(jì)，即風(fēng)輪的旋轉(zhuǎn)軸與風(fēng)向平行，與荷蘭風(fēng)車原理相同；而垂直型風(fēng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸與地面和風(fēng)向都為垂直方向，有點(diǎn)像一個(gè)旋轉(zhuǎn)的陀螺。Nenuphar力圖將這種垂直式風(fēng)力發(fā)電機(jī)應(yīng)用到海洋中，將80余年前的創(chuàng)意變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。
公司聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席技術(shù)官弗雷德里克·希爾維介紹，傳統(tǒng)的海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)通常只能安裝在深度不超過50米的沿岸淺海，對(duì)海底的地質(zhì)、地貌也有諸多要求，這很大程度上限制了海上風(fēng)電場建置區(qū)域的選擇。此外，傳統(tǒng)海上風(fēng)電需要由特殊的大型工程船逐個(gè)安裝，成本高、工期長，難以大規(guī)模推廣。鑒此，弗雷德里克與查爾斯共同成立了這家創(chuàng)新公司，專注設(shè)計(jì)可浮動(dòng)的海上垂直式風(fēng)電機(jī)。
據(jù)介紹，根據(jù)設(shè)計(jì)，海上浮動(dòng)平臺(tái)承載兩個(gè)渦輪發(fā)電機(jī)，帶動(dòng)其工作的兩個(gè)轉(zhuǎn)軸按相反方向旋轉(zhuǎn)，合計(jì)發(fā)電功率可達(dá)5兆瓦。弗雷德里克對(duì)于這種設(shè)計(jì)非常有信心，首先它可以突破50米水深的區(qū)域限制；其次由于可在港口生產(chǎn)安裝，并由拖船帶到指定位置，大大簡化了安裝程序，節(jié)約時(shí)間和費(fèi)用。此外，這種風(fēng)機(jī)不需要根據(jù)風(fēng)向變化調(diào)向，有助簡化設(shè)計(jì)，減少維護(hù)成本；在組成陣列時(shí)，兩個(gè)垂直式風(fēng)機(jī)反向旋轉(zhuǎn)可降低對(duì)風(fēng)的擾動(dòng)，整體效率較傳統(tǒng)風(fēng)電機(jī)更高。目前，歐洲傳統(tǒng)海上風(fēng)電成本約為170歐元每兆瓦時(shí)，而垂直式浮動(dòng)風(fēng)電的成本有望控制在110至130歐元每兆瓦時(shí)。
不斷創(chuàng)新且穩(wěn)步推廣新風(fēng)機(jī)
創(chuàng)立于2006年的Nenuphar公司至今已對(duì)三個(gè)大型試驗(yàn)機(jī)開展測試，最新的陸地試驗(yàn)機(jī)位于馬賽市西北約50公里的燃煤火電站內(nèi)。這里的景象一邊是望不到頭的小煤山，另一邊則是一排風(fēng)力發(fā)電機(jī)迎風(fēng)旋轉(zhuǎn)，而其中有一部風(fēng)機(jī)“骨骼驚奇”與眾不同。這座高約50米、直徑也為50米的大型試驗(yàn)機(jī)于2015年啟動(dòng)測試，發(fā)電功率為600千瓦。
公司首席執(zhí)行官奧利維耶·雅布萊介紹，Nenuphar團(tuán)隊(duì)對(duì)每個(gè)試驗(yàn)機(jī)都進(jìn)行了長時(shí)間測試和研究，不斷改進(jìn)設(shè)計(jì)，與此同時(shí)申請了相關(guān)專利。第三代試驗(yàn)機(jī)有三個(gè)葉片，Nenuphar將于2016年安裝測試兩個(gè)葉片的第四代陸地試驗(yàn)機(jī)，并計(jì)劃于2018年在地中海安裝2兆瓦的海上浮動(dòng)風(fēng)電機(jī)，于2020年以前安裝5兆瓦的海上試驗(yàn)機(jī)，2022年組成陣列以完成最終測試。
多方面支持為企業(yè)保駕護(hù)航
談到企業(yè)的發(fā)展，奧利維耶認(rèn)為所有創(chuàng)新公司都面臨技術(shù)和投資兩方面的挑戰(zhàn)，在穩(wěn)步推進(jìn)研發(fā)的同時(shí)，Nenuphar在融資方面得到了多方的支持。目前，公司已募得公共基金和私營機(jī)構(gòu)各2000萬歐元投資。
2015年以來，國際原油價(jià)格不斷探底，歐洲天然氣和煤炭價(jià)格大幅下降，但這并未熄滅歐洲發(fā)展可再生能源的熱情。法國于2015年通過《綠色發(fā)展能源過渡法》。根據(jù)該法案，法國海上發(fā)電計(jì)劃由目前的3吉瓦提高至2020年的6吉瓦，政府從法律和政策方面給予海上浮動(dòng)式風(fēng)能巨大發(fā)展空間。
Nenuphar的陸地試驗(yàn)機(jī)位于地中海岸，緊鄰羅納河入海口。由于交通便利，這里早已成為法國進(jìn)口中東、北非化石資源的重要港口，沿岸區(qū)域也逐漸發(fā)展成法國重要的工業(yè)區(qū)，集中了大量石油化工、火力發(fā)電站等重工業(yè)。由于污染嚴(yán)重，當(dāng)?shù)叵聸Q心逐步關(guān)閉重污染企業(yè)，并為Nenuphar等可再生能源企業(yè)提供支持。查爾斯告訴記者，由于污染減少，這里曾經(jīng)幾近絕跡的火烈鳥已重回故地，這更堅(jiān)定了當(dāng)?shù)乩^續(xù)轉(zhuǎn)型的信心，他相信未來地中海岸的火電站將被更多的風(fēng)機(jī)取代。
