為了打造可能成為下一個可再生能源重大突破的努力，始於科羅拉多州的一間車庫。設計師們收集了價值約 100 美元的橡膠、管道和閥門，用於波浪能實驗。
2017 年，他們用這些材料製造了一個小型充氣泵。然後，他們將其系在淺水體的底部，使其在水面下浮動。上方波浪移動產生的壓力會短暫地推動泵的柔性隔膜。
這壓縮了泵內的空氣，並將水推入管道。當彈性的隔膜恢復到原來的形狀（準備迎接下一個波浪）時，單向閥系統使管道中的水保持流動。
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“我一直喜歡擺弄東西，”國家可再生能源實驗室的機械工程師戴爾·簡內解釋說。他從十幾歲開始就使用輕便的柔性材料，修理早期雪佛蘭克爾維特的玻璃纖維車身。
多年後，當簡內被召集協助其他 NREL 研究人員研究一箇舊想法的新版本時，他對跑車的研究進入了腦海。簡內在一次採訪中解釋說，他們試圖將海浪中大量的能量轉化為“某種有意義的形式或工作”。
許多公司都嘗試過，但他們提取波浪能的專案（其中一些耗資數百萬美元）大多都失敗了。到 2015 年，利用太陽能和風能已成為大型產業，但駕馭波浪能仍然是一個夢想。
早期的大多數裝置都是用鋼製造的。它們通常像坦克一樣，旨在承受海浪的衝擊和腐蝕。因此，用輕便、廉價的材料提取波浪能的想法是激進的。
結果是，簡內和他的同事發明家，另一位 NREL 研究員餘逸翔決定用自己的錢在簡內的車庫裡建造第一個版本。
“這不僅僅是一個完全瘋狂的想法。我們想了解正確的做法，”簡內解釋說。
泵工作了。從那時起，從輕型波浪動力裝置獲取能量的想法發展成為能源部的主要競賽之一。
它被稱為“波浪變水”，目標是利用足夠的波浪能來淡化海水。
這項競賽於 2019 年啟動，獎金為 330 萬美元，呼籲進行五個階段的競賽，以開發出最佳的波浪能裝置。規則要求獲勝者交付的機器必須能夠“在惡劣的波浪條件下生存”，能夠裝入標準集裝箱，並且能夠在颶風等導致電力系統癱瘓的沿海災害發生後 48 小時內部署。
這是一個瘋狂的想法嗎？
在新奧爾良遭受颶風艾達襲擊後發生大規模停電和飲用水短缺的受害者可能不這麼認為。來自世界各地的 65 個公司和大學團隊參加了 NREL 競賽，他們也不這麼認為。其中包括一些自 2012 年以來一直在研究小型波浪動力裝置的發明家。
到目前為止，他們已經參加了四個階段的比賽：提出一個波浪動力系統，制定詳細的計劃和模型，研究測試方法，然後證明其功能。很快，NREL 將從早期階段的四到六名決賽入圍者中選出，以建立他們的系統並進行競爭。它將使用珍妮特碼頭，這是一個向大西洋延伸 1,000 英尺的漁碼頭，位於北卡羅來納州的納格斯黑德。
最後階段稱為“飲用”。評委將測量已輸送的水量以及透過波浪能去除的鹽量。根據簡內的說法，總冠軍將獲得至少 500,000 美元的現金獎勵，並且還可能有資格贏得其他獎項。
參賽者
在比賽的早期階段，參賽者研究了他們的競爭對手的系統。一些團隊甚至合併以產生獲勝者。
簡內解釋說，專注於較小的波浪到能量系統“有望為我們跳到更大的系統之前提供更快的創新軌道”。他希望這將證明波浪能終於處於“臨界點”，並且可以用於更雄心勃勃的用途。
“飲用”的決賽入圍者尚未公佈，但簡內說他們的方法各不相同。一些人利用波浪來發電，從而淡化水。另一些人則直接從波浪驅動的機械動力轉向反滲透，這是一種利用泵迫使海水透過半滲透膜的過程。這可以去除至少 95% 的溶解鹽。
早期的獲勝者之一，一家名為 Oneka Technologies Inc. 的加拿大公司，花費了六年時間設計不同尺寸的模組化浮標來進行海水淡化。它已經獲得了加拿大以及美國和歐洲投資者的資金。它在佛羅里達州和智利有商業專案。
另一位早期階段的獲勝者，一家位於加利福尼亞州的公司 CalWave Power Technologies Inc. 開發了它所謂的“HydroNode”。它是一個輕型充氣浮標，可以從一艘小船上部署。當波浪搖動裝置時，運動會產生能量，為陸基反滲透系統供電。
還有“Canvasback 團隊”，它是由愛爾蘭公司 Wave Venture 和位於新墨西哥州的 Jack’s Plastic Welding 合併而成的。它的部分設計來自 Jack 為在美國宇航員降落在海洋中時設計的充氣救生筏。
另一位愛爾蘭參賽者 Sea Power Ltd. 利用兩個波浪驅動的浮動浮筒之間的運動來發電，從而進行海水淡化。據 Sea Power 稱，該過程自 2012 年以來已經過測試，並經歷了 10 英尺以上的海浪。
NREL 處理即將進行的測試的合作伙伴將是北卡羅來納州可再生海洋能源計劃，該計劃由美國前海岸警衛隊指揮官兼土木工程師喬治·邦納負責。
“我們對‘飲用’階段感到興奮，”邦納解釋說，他將領導一個團隊，幫助參賽者安全地從碼頭部署他們的裝置。
北卡羅來納州的外灘已經熟悉反滲透。該地區井水中鹽水入侵水平的增加導致建造了四座由電網供電的海水淡化廠。
珍妮特碼頭是最終測試的地點，通常每年吸引 250,000 名遊客，主要用於釣魚，但邦納指出，它已經有三個風力渦輪機在執行。
他認為，新增“波浪變水”的最後階段將“使其成為一個向人們宣傳可再生能源的絕佳平臺。”
經 POLITICO, LLC 許可，轉載自E&E 新聞。版權所有 2021 年。E&E 新聞為能源和環境專業人士提供重要新聞。