海浪蕴含着巨大能量
如果你试图在一艘船在波涛汹涌的海上摇晃时走过甲板，或在海浪迎面拍来时挣扎着要从沙滩上站起来，那么你一定感受过海洋的威力。
看来大海中也蕴含着巨大能量，因此从海浪中获得能源听上去是真有可能的。对于BBC全球服务（World Service）听众Michael McFarlane而言，多年来有一个问题始终萦绕在心。
“我住在牙买加，无论在哪里都不会离海很远……但这里的能源主要还是来自化石燃料。”他说。
因此，为什么Michael的家乡还没有用上来自海洋的能量？
全球服务的大众科学（Crowdscience）节目要解决这个问题，首先要解决一个语言上的问题。
英国普利茅斯大学COAST实验室主任、海洋工程教授Deborah Greaves解释到：“我们倾向于使用‘海洋可再生能源’（marine renewable energy）来作为海浪能和潮汐能的统称，这是一种可以从海洋环境下的海洋运动中提取出来的能源。”
大型潮汐能发电机已经在世界范围内的多个特定地点运行——例如，位于法国布列塔尼（Brittany）的La Rance河入海口潮汐能发电厂从1966年就开始运行；目前世界最大的潮汐能发电站位于韩国京畿道（Gyeonggi Province）西娃湖（Sihwa Lake），耗资2.63亿美元。
成本是目前制约潮汐能发电站在世界各地发展的一个因素。环境影响是另外一个因素，潮汐能尤为强大的地方往往也是生态敏感区，如河流入海口。
还有一个细节与BBC听众Michael尤其相关：如果足够有幸在牙买加海滩停留些许时日，你就会发现，那里的潮汐进退距离差并不大，只有几厘米，而世界上有些地方的潮汐距离差可达数米。
刚刚起步
对于我们的项目而言，这意味着我们要转向海浪能，Greaves告诉我们，这方面的研究才刚刚起步。“获得海浪能意味着要用一个装置从海浪的运动中提取能量，目前要做到这一点有许多种方案。”
在大海中，波浪的运动不像潮汐那样容易预测。海浪是由风激起的，无处不在，向所有方向扩散。正是这种不规律性和差异性，决定了海浪能可以用多种方式收集，围绕这些收集方法已经注册了成千上万项专利。
Falmouth湾区的一个试验场正帮助海浪能设备开发者改进他们的模型
你可以从这些设备五花八门的名字中受到一些启发：青贝（the Limpet）、青蛙（the Frog）、巨鲸（Mighty Whale）、卷浪机（Wave Roller）、龙腾巨浪（Wave Dragon）、蚝（the Oyster）、企鹅（the Penguin）。“企鹅”在海里上下扑腾，就像真正的企鹅那样，尽管它长得像卡通片里的奶酪块——有一些设备和它们的名字不那么相符。
但不考虑五花八门的或动听的名字，到底什么样的装置才能让海浪能或潮汐能发电的潜力发挥到极致？“从来源上说，海浪能的潜力更大，因为潮汐能发电站只能固定在海岸线的某些位置上。”
“因此，海浪能的实际潜力更大，但目前谈论海浪能的商业化开发为时尚早。”Deborah Greaves说。
在英国普利茅斯大学近岸海洋与沉积物迁移实验室，Greaves教授监视着新型海浪能设备在他们巨大的海浪盆（Ocean Wave Basin）中进行测试。这是一个35米长、15米宽、3米深的装满水的大池子，能停放100辆汽车。
海洋模拟实验室
在池子的一端有24个可以分别独立控制的桨状物，能产生接近1米高的浪。这意味着能产生多种形态的浪——从你可能在海边见过的那种浪，到由不同方向、振幅和相位波浪合成的复杂得多的波浪面（COAST团队称之为海洋状态，sea state），都能产生。
但无论如何，这只是在实验室尺度上的——这不是开放海域的一部分，但这是海浪能转化装置起步的地方。Deborah解释到：“我们在这里只能到达某个尺度…因此为了真正了解你的装置在海里会有什么样的表现，在安装时会遇到什么意想不到的挑战，以及如何使其在真正的海洋环境中不会出现故障，在我们的实验室是做不到的，但在海洋中更大尺度的试验场可以进行测试。”
Falmouth湾区的FaB试验场就是这样的场地。坐着科研船向海洋深处行进约1英里，就能看到这个试验场，海浪能转化设备的开发者正利用这块场地改进他们的设备。
海浪模拟实验室
“这块场地让我们确保不会把设备弄丢；与此同时，还提供了非常恶劣和极端的条件。我们见过接近10米的巨浪。”Exeter大学教授Lars Johanning说着，在不经意地一条腿站着的情况下身体依然保持稳定，令人印象深刻；而与此同时大众科学团队成员们却紧紧抓住船上扶手，以及他们的手机。
“在现实世界的条件下，正如你刚刚经历的那样，有来自不同方向的海浪，有洋流，有风，还有盐水——因此设备会受腐蚀。”Johanning教授解释说。
“很不幸的是，只要有一个小问题常常出错，你就得停下来；当然，除非你自己能解决它。”
Johanning教授告诉我们，对海浪能转化设备最大的挑战是如何在极端条件下避免故障。“在实验室里你可能制造出来自一个方向的、很好看的浪，非常平缓而有规律。但那不是真正的海洋条件。很不幸的是，真正的海洋有一些不一样，因此你得克服这些困难。我们可以为应付这些条件而改变设计，但是还得确保这在经济上是可行的。”
从船上安全下来、回到车里之后，我们离开了海洋试验场，前往我们亲切称为海浪能装备“大学校”的地方。站在这里风景秀丽而多风的海滩上，我们遇到了海浪能收集者有限公司（Wave Hub Ltd.）商业总监Stuart Herbert。
延伸入海的发电厂
“你可以把Wave Hub视为延伸入海的发电厂。我们有一条25千米长、非常粗的电缆，它就在我们所处的沙滩下，并延伸到海中，最远处距离St Ives镇10英里。”Stuart说。
在多风和冬季的寒冷条件下，这是我们目前能让设备运转的最近距离。Herbert先生告诉我们：“最近几年的海浪最高可达15米。从某种意义上说，浪越大越好，但是这些设备不能因此而报废了。这个地方蕴含的海浪能非常高，而且可以连上国家电网。在澳大利亚、爱尔兰西部、葡萄牙、法国和西班牙，也有海浪能蕴藏丰富的地方。”
那么他是怎么考虑我们听众Michael McFarlane的问题的：大海能不能为我们提供所有的电能？
“真是一个引人入胜的问题！牙买加的海浪能非常丰富。”这是一个不错的起点，但是具体计划的时间表如何？能不能真正实现？
“据估计，海浪能的总蕴藏量是全世界目前能源消费量的两倍多。然而，获取海浪能这种狂野而不可预测的能量，是一种极大的挑战。这些装备要进入商业化阶段、在全世界广泛应用，仍需时日。”
“我们会不会到一个全世界都靠海浪能提供能源的阶段？我不得不诚实地说，这是不可能的。有人做过估算称，英国使用海浪能的比例可以达到15-20%。”
因此，不可能所有电能都来自海浪能。但海岛地区的人将来仍然可以在一定程度上利用海浪能，尤其是因为，如Herbert先生所说，“海岛地区目前要么没有能源，要么能源来自很贵的地方，如用柴油发电机。”
Michael认为大海可以提供大量免费能源的想法远不能说是错的。然而挑战在于，以经济上可行的方式，制造出能从不可预测的海浪中获取最多能源的装置，并且在海浪不停冲刷和拍打的条件下持续运行。
正如Stuart Herbert总结的：“风力发电厂从设计到商业化运行，用了至少20年时间。海浪能最少落后10年。因此，我认为可以预期的是，10年后我们将会看到海浪能装置商业化运行，所产生能量的数量级达到真正实用的程度。”
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