全球環保節能風 台灣新能源 －「海水發電」世界創舉
小小「拜耳節能大使」將代表台灣到德國拜耳總部體驗環保節能
【2007年11月24日】
你知道嗎，在台灣有一群小小節能大使，正在努力研究推廣「海水發電」，只要幾個簡單步驟，利用海水就可以讓風扇快速的轉動，還可以讓LED燈亮起來，這群小小節能大使，正努力為未來的台灣創造一個再生能源的環境！
今(24日)「2007拜耳科學教育體驗營暨創意大賽」是由台灣拜耳公司以及台灣師範大學共同舉辦「拜耳節能大使科學教育活動」的第二階段活動。此活動的主要目的就是希望藉由孩子們的創意，加上「海水發電」的環保節能概念，啟發下一代對於縮短能源的正確體認。而在第二階段的活動競賽中，將從全台灣40名國小四年級至六年級學生中，選出最優秀的「拜耳節能大使」，代表台灣前往以環保節能著名的德國拜耳公司總部參觀，親身體驗德國在環保節能上的用心及重視，為台灣的環保交流盡一份力量！
前面介绍了单机的“双联”结构。
下面介绍一个多机的网架式海上电站的结构模式：
一、设计目的：此设计的目的是利用大面积漂浮的“网格构架”在海面上受到海浪上下冲击力的合力接近于“0”的原理，使本技术以其作为“载体”安装其周围，形成在海平面可以自动调整位置的发电站，也就是说不管在哪个季节、每月、每天的任何时候，都可以自动调节“潮汐的涨落”，使叶轮机距离标准海平面的距离保持恒定。
1、图示：
1.1 下图的说明：
1.1.1图中1是叶轮机总成的6-12片可【自调】的“导叶”，是吸收波能上下能量做功的关键部件。
1.1.2图中2是叶轮机总成的上浮体。与导叶1结合成刚体，形成叶轮机总成并向一个方向旋转，总成的主轴深入下浮体3内，与发电机主轴同轴并带动发电机发电。
这种结构的上浮体直径可以较小，如直径为1米，其产生浮力作用为辅，主要是利用流线形的外表起导流作用，目的是克服波浪下压的冲击力。
1.1.3图中3是“下浮体”外形也是流线型，其内部设置发电机与叶轮机总成的主轴同轴，因为与“网格架4”结合成刚体，所以整体不旋转。
其实，本设计就代表了“附着式”的“发电单元”的外形结构和安装形式。
1.1.4图中4是 “网格架”结构的横截面。表示该结构是由三根大口径的钢管组成的“网格架”结构，长约100——200米，宽约8米，高约10米。
“网格架”的结构以三根钢管为主体，每个截面由7根小口径的结构钢管5焊接而成，是主要产生浮力的“刚性”构件。
俯视图方向看为“工”字形，也就是在两根百米以上的“网格架”的中间由长约4-50米的“网格架”连接，形成可以抗击台风巨浪稳定的整体结构，作为发电单元的载体。
1.1.5图中5是“网格架”的结构杆件，通过这些结构件5使三根主体钢管形成合理的受力均匀的本发电技术“大型浮体”。
1.1.6图中6表示：海浪波形的示意图，从图中可以看出“大型浮体”漂浮在海浪中，并达到了平衡。
1.1.7图中7是表示海浪的理想平面。从图中可以看出“大型浮体”漂浮在理想平面的位置，海浪的合力为零，就不会影响载体的平面变化。
2、工作原理：
2.1 工字型“网格架”组成的大型载体的作用：
2.1.1载体浮力的产生：主要由三根密封的大口径的钢管产生主要浮力，和结构杆件5和发电单元的上下浮体产生的次要浮力共同组成。这个浮力不但能承担各个发电单元的重量，而且还应该设计成可以抗击台风巨浪稳定的整体结构。
2.1.2载体的稳定性如何产生：由于载体整体长100以上，宽60米以上，深度10米以上。而每个海浪的周期6-10米，那么在全面积上每隔6-10米就会受到一个“波峰”向上的浮力和一个波谷的向下的压力，因此所有上上下下的受海浪力的合力接近为0，互相抵消后被载体吸收。因此，不管风浪多大，载体仍然“巍然不动”，形成“理想状态”的稳定位置，例如图中7表示的海浪的理想平面。
2.1.3装机容量：在稳定的载体上，每隔十米距离就安装一对旋转方向相反的“发电单元”。总共可以安装50台，装机容量约150KW。
两组长“构架”，每个相隔10米安装一对，中间短构架可安装3组共六台。
（11*2）*2+3*2=50台
2.2 大型载体在海中如何定位：主要是用“锚定”方法，以便使该海上发电厂不会“随波逐流”。
2.3 大型载体在海中如何制作组装：采用陆上原件化生产和防腐，海中组装，然后拖运至选定的海区锚定，即可，维修也是如此。
2.4 发电单元的组装是“拖运”到现场后安装到“锚定”好后的载体上。
3、发电原理：
3.1 发电：由于每个“发电单元”的整体不动，而的叶轮机吸收海浪上下运动的波能后旋转并带动不动下浮体内部的发电机旋转发电，波浪不停发电不止，风浪越大发电越多。
3.2 电力输送：采取“单元发电，集中输送”的方法。（不详述）
3.3 管理：力争“全自动化”的管理模式。
4、发电规模：
此技术的发电站规模，可大可小，既可以若干“工”字形的载体独立发电；也可以若干相连，组成更大的发电群；还可以以一个“工字型”的发电站为基本单元，分散布置，集中管理输出。
二、 技术优势：此结构设计的优势如下：
1、最大的优势是可以自动调整在海平面的位置：解决了锚定或固定方法发电时，对海平面“潮汐的涨落”和变化不好适应调整的难题。可以使整体发电场“漂浮”在海面下的理想海平面位置，不管“潮汐的涨落”和变化，自身随之涨落而自动变化，实现了“平稳”发电。
2、进一步简化了结构：此设计减少了中间浮体的直径约2/3，减少高度约1/2，去掉了导流管及结构件，这样每个发电单元的重量大大降低，小巧玲珑，就像一个个“涡轮机”放在水中。
当然故障率也会减少。
3、经济优势：每个发电单元成本大约节省1/3，加上减少的“锚定”、“海缆”、“维修费”等费用，按50台规模计算，估计可节约大约250万元，这就可以和增加的工字型“网格架”成本完全可以相抵了。
4、运营发电：
因为此结构结构简单成本低，运转可靠性大大提高、故障率下降，当然运转和发电成本也就相应的降低了。
在化石能源日益枯竭，环境污染日益严峻的今天开发清洁无污染，可循环的环保能源越发的重要。想一想墨西哥湾喷涌的石油吧，几乎是代表当今世界最前沿科技的两个国家面对这场生态灾难也是束手无策，可见研究和利用新能源的重要地位了
楼上说的太对了，顶一个！想想大海巨大的能源在浪费，我们在束手无策！时时还造孽人类？
回收一些，让浪头小一些，风能回收一些，让大风小一些，多好啊！度回手完了可就坏事了哈！:lol
下面是给一个“敢吃螃蟹”的实践者，量体裁衣的设计。也体现本技术综合发电的实例。
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马经理，你好！
下面介绍一个专为你的设想：海水发电、深海养殖和海上旅游综合发电技术。
一、设计目的和实施：
1、 设计的目的：是利用大面积漂浮的“网格构架”和深海养殖的原构架形成小型的海上发电站。同时在“网格构架”的中间建设“深海养殖基地”网箱养鱼。空间建设“旅游基地”。使三者的基建投资合一，形成“立体多元”的综合经济生产模式，使各自平摊后的成本降低，达到生产效益的最大化。
2、图示：
3 图示的说明：
3.1图中1是本技术独立的“发电单元”，围绕养殖区均布，还起到“消浪”和保护养殖区的作用。
3.2图中2是“发电单元”和 管状浮体的结构件，应保证海上的“发电单元”、三层简易建筑布局和网箱的刚性，能经受得住台风的袭击，确保安全。
3.3图中3是“钢制大型管状浮体”，三根主体钢管形成合理的受力均匀的本发电技术“大型浮体”——载体，是主要的刚性结构件，也是整体浮力的提供者，呈方格状布局，其上共有两层。
网箱之间的养殖通道——浮体上第一层为养殖操作、观光垂钓区，其上的第二层为简易娱乐休闲区。
3.4图中4是“网箱养殖”区，其中椭圆代表养殖的名贵鱼类。呈两排方格状分布，网箱周围是由“钢制大型管状载体”和上面两层的钢结构组成，其强度已确保了网箱的安全。
3.5图中5表示：海浪波形的示意图，从图中可以看出“大型浮体”漂浮在海浪中，并达到了稳定和平衡，网箱中间的波浪明显变小，但周期不变。
3.6图中6是表示海浪的理想平面。由于海浪作用到载体整体的合力为零，所以不管风吹浪打，不会影响整体的理想平面变化。
4、实施特点说明：整体由10个20*25米的网箱组成，长约150米，宽约50米（未包括周围水中的发电单元）。水下“网格架”和水上层的“养殖、娱乐区”起到组成大型“刚性”良好的载体作用，可以抗击台风的袭击。优点如下。
4.1由于网箱里养的是名贵的养殖鱼类，价值百万，所以安全第一。
4.2载体浮力的产生：主要由三根密封的大口径的钢管产生主要浮力，若干结构杆件2和发电单元的上下浮体以及网箱周围的浮体共同产生次要浮力。这些浮力不但能承担发电单元的重量，而且还承担空间一、二层简易结构的重量。
4.3自己发电：由周围20个发电单元提供，装机容量60KW，不但节约了大量的柴油，而且解决了海上生活的珍贵能源，还可提供下列生产和生活用电。
4.3.1养殖饲料生产机械：提供粉碎机、混合机、造粒机、冷库制冰机等用电。
4.3.2餐饮机械：提供电炊机械，如微波炉、电冰箱、电烤箱、冷库等用电。
4.3.3淡水供给系统：利用多余的电力，提供海水淡化用电。
4.3.4旅游供电：供给电动游艇用电。
4.3.5生活用电：提供生活照明、电器和通讯设备用电。
5、综合发电的经济效益：利用了同一个载体形成这种三层立体“经济结构”，养殖人员也就是旅游服务人员。实现了投资少，综合效益高的纯绿色的综合经济模式。
5.1 第一层：水下部分的经济和社会效益：分两部分。
5.1.120台发电单元年发电量约45万度，不但发出海上“珍贵”的电而且还还节省了大量的柴油和淡水的供应，是纯绿色的经济模式。
5.1.210个养殖网箱可以产生的几百万的效益，更重要的是执行了“把养殖业从近海移到深海的战略任务”保护了近海生态环境，维护了我国沿海的海洋生态的平衡。
5.2第二层：是水上第一层为高于海面、方格长廊状的网箱之间的养殖操作区通道，宽约1.5米。同时也提供游客垂钓、海上游艇的码头。这样，养殖区域增加了娱乐区域，养殖人员也就是服务人员，综合效益明显。
5.3第三层：也就是水上第二层建筑，在方格长廊状的养殖操作区通道之上，宽约3米。不但增加了整体载体的刚性，还提供了游客休闲、娱乐的活动场所，旅游的经济效益无疑是本方案的综合经济的一个“大头”。
6、安全性：安全性高是本技术的突出特点之一。
6.1 目前，大力提倡的深海养殖刚刚起步，设备较简陋，所以抗拒“台风的能力”也很弱，加以长期海上作业的环境恶劣，事故不断，人员和经济损失很大。为了安全生产，本技术采用可以抗击台风巨浪、刚性大、稳定的两层的组装式的结构。
由于水下部分每个结构件内部设有“传感器”，可以监控泄漏事故的发生，故确保了安全生产。
6.2 本技术的结构，载体整体长125米，宽45米。水下深度10米以上水上部分8米左右，且形成两层结构，形成10个网格，刚性极大。网格中间是10个网箱，确保了网箱的安全。
这样不但改善了深海养殖的工作环境，实现了生产的现代化，而且事故也大大地降低了，这何乐而不为呢？
由于减少了事故，本身就是增加了效益。
二、可行性：
1、基础投资：由三种经济模式的基础投资组成：
1.1 海浪波能发电的投资：
由于这种综合发电的技术，是“附着式”的发电，就是附着在“海上漂浮的载体”上的技术，这就不需要每个“发电单元”独立锚定海底发电，结构变得极其简单可靠，成本下降1/3以上，那么海上电站“发电单元”的基础投资就大大降低。
1.2 深海养殖的基础投资：
由于不能在近海进行“海水养殖”，那么如果在深海养殖，就必须要适应“全天候”的气候环境，就必须要造得够大，无可非议，这就要建设牢固和可靠的大型养殖浮体。
那么要想够大，要安全牢靠，就要大量投资，否则就只能在海浪中日夜“颠簸”，环境及其恶劣，甚至自身难保。
1.3 本技术海上“人工岛”式的旅游投资：目前尚无先例，应该是投资非常巨大的，为什么要建“人工岛”式的海上旅游呢？
1.3.1因为第一面积要建的大才会平稳，就好像船越大越稳一样。因为每个海浪的周期6-10米，那么在较大的面积上每隔6-10米就会受到一个“波峰”向上的浮力和一个波谷的向下的压力，因此所有上上下下的受海浪力的合力接近为0，互相抵消后被载体吸收。
1.3.2第二，要坚固，要可抗拒台风灾害。因此，不管风浪多大，这个够大的载体——人工岛，才会“巍然不动”，形成“理想状态”的稳定位置。
1.3.3所以那么这个投资是巨大的，甚至是不经济的，难以实施。
2、 三结合投资的优越性：这三种经济模式的一次性的投资都是巨大的，是难以承受的。而三结合的综合技术就解决了这个问题，因为一个基础投资可以产生三种经济模式，达到了【一箭三雕】的目的。
2.1 经济和社会效益：因为一个巨大的投资得到了三种经济效益，分摊后相对的基础投资就不多了，并且运转费用成本也较低，这就变成了可以产生效益和可接受的经济模式了。
另外这个三合一的模式由于自产自销，有机结合，又无污染，纯绿色，实现“碳”的零排放，社会效益极大。
2.2 此技术是一种纯绿色，可再生的经济模式，是独特的可持续发展的经济模式，自产能源和淡水（大海中最宝贵的生命线），供应“现代化深海养殖”模式的生产和生活。同时，利用这个现代化的养殖和发电的“载体”再开发成独具特色的“旅游休闲”的海上基地，环保而经济，市场独特。
2.3 这种三合一模式的运转成本同比大大降低，道理也就不言而喻了。
发电是项复杂的工程，如果你的项目可行，存在着被人抄袭的可能。
要说服人合作，就得先有样机来验证。
谢谢！谢谢楼上：
【发电是项复杂的工程】回复：——
您说的很对，我正在写一个海岸线直流系统的论证，就是成立公司，设立单独的与国电平行的系统。直流输送，交、直流输出，专供沿海的用户，除生活用电以外，发展海水淡化、水电解生产能源、冷藏业等用电大户，甚至发展“工业电解”。
【如果你的项目可行，存在着被人抄袭的可能。】回复：——
合作人已经认识到，不过不难。
我觉得，只要专利保护了导叶的【自调】，这道坎不容易迈过去。另在国家级刊物公开了，也不会受到保护。
机械设计,机械加工,设计软件,机械工程师,设备管理,焊接,液压,铸造,密封,测量,工程机械,粉末冶金,轴承,齿轮,泵阀,工业自动化# ^4 }4 c2 T* d$ t
【要说服人合作，就得先有样机来验证。】
目前，已有合作人在进行这项工作，但是不能依靠一个人来“吃螃蟹”，是吧！
大家好！ 为了使问题的简单化，也是为了一些人明白“潮间带的海浪”和“深海的海浪”有本质的不同，所以以前回避了对潮间带海浪发电的辩论。现在对于潮间带发电技术，我要提出出来一个潮间带海浪发电技术，供大家参考，也想和其它国内外海浪发电技术“PK”一下，我想考验的时机成熟了，欢迎批评指正！我预言本技术【自调导叶叶轮式波能发电单元】的海浪波能发电技术——一定能够胜出，大家拭目以待吧！一个本技术【潮间带发电技术模式】——水下发电场——真实的海岸线水下发电长城。*****************************************一、本发电技术目的：此设计的目的是想利用我国漫长的潮间带海岸线——这包括所有暴露和未暴露的海岛周围，海面下“坡度”大于30度的所有海岸线，利用这一些海岸线蕴藏的巨大的“波能”来发电，造福人类。1、
潮间带海浪特性：1.1
潮间带海浪向前“动能”的产生：我们知道深海真正的海浪波能是没有水平动能的。但是由于海岸线潮间带的底质有一个从陆地延伸到海底的“坡度”，因此深海中上下波动的海浪传到海岸边时，就会释放“势能”补充上升时增大的空间，向岸边流动，从而产生海浪向前的动力。规律是：坡度越小海浪向岸边流动的距离越长。1.2
潮间带海浪浪花的产生：由于海浪不但上下波动的同时，而且还一波一波向岸边流动。所以出现一个现象，就是当海浪冲到岸边，由于势能增加到最大值后，势必向后回到低位。但同时第二周期的海浪又重复向前流动，这样在和“退回”的海水相遇后就会产生翻滚的浪花。因为上面海水向前“冲”，下面退回的海水向下”冲”，相遇的结果就产生了翻滚的“浪花”。1.3
潮间带海浪的特性：海岸边（潮间带）的海浪主要是一波一波向前“翻滚”的浪头，蕴藏着巨大的能量，这就是其独特的特征。所以，岸边的海浪应是以水平动能为主，形成海浪大、势能也就大、波高也就越大、海浪转变为向前的“动能”就越大，与 “后退”冲来的海水相遇后“翻滚”的浪花就越壮观。2、深海海浪和潮间带海浪的特性比较： 2.1
众所周知深海海浪几乎全是水质点的“垂直”上下的“震动”，水平方向只有很小的“位移”；而潮间带海浪受海底地貌的影响，产生了既有“水平动能”又有“上下势能”性质变化了的海浪。可以说后者是前者的“特殊”现象，是受潮间带海底地质结构的影响才变得非常复杂和多变。2.2
深海海浪在垂直面上就是水质点上下简单的运动，是势能和动能相互转变的过程；而潮间带海浪在垂直面上进行分析发现：上一层海浪水体“前仆后继，勇往直前，直至势能耗尽”。而底质海水不断后退，抵制上层前进的海水，同一个界面上下层的海水流向相反。2.3
深海海浪几乎附合“波”的所有物理特性；而潮间带海浪虽然复杂，在底质结构简单的局部却又显现出其 “简单”的一面——那就是不管气候条件和风向如何，地理位置如何，海浪的波浪方向只朝着一个方向——陆地的方向永不停止，只是大小在变化。3、潮间带海浪发电的工况：3.1
本技术的安装图示：下图是本技术固定在坡度大于30°的海床上进行发电的图示。提请注意：此时的“发电单元”有一个“仰角”。
3.2
图示的说明：
3.2.1
图中1是在海床上固定本技术“发电单元”的立柱。3.2.2
图中2是指示灯。3.2.3
图中3是本技术独立的发电单元。3.2.4
图中4是代表最低潮位线。3.2.5
图中5是代表最高潮位线。3.2.6
图中6是海浪“波形”的示意图。从图中可以看出一波一波的海浪“前仆后继”勇往直前，使发电单元旋转发电。3.2.7
图中7是表示海岸底质的地形：可以看出，平坦无礁石可使海浪不会产生“无序流动和漩涡”，只流向岸边。3.2.8
图中8是底层海浪后退水流的示意图，从图中可以看出后退的底层海水与上层前进的海水相互作用。
（接上页）3.3
选择海床安装的位置还应符合如下的条件：3.3.1
应在最低潮位以下6米深处为界限，等高线以外的海床均可选址，如果深度不够，在低潮位时，上层水流低于叶轮机导叶，那么就会少发电或不发电。3.3.2
每个发电单元之间横向距离应大于5米，沿6米等高线形成一长排；如果在其后建第二排、第三排……排数不限，但每排之间的距离应大于6米；每排的发电单元和前、后排交错排列。3.3.3
选址的海底地势和坡度应较平坦，周围10米范围内应没有较大的突出礁石，以免形成海水流动方向的“紊乱”。3.3.4
选址还应注意在100米范围内回避传统的航线经过和传统的渔场。3.3.5
在江河的入海口设置还应注意“防汛”的需要，不能过密，以免“阻塞”泄洪。二、本技术发电的可行性研究：1、 波能发电的原理：深海发电技术前面已经介绍很多了，在此不详述。但是本技术应用在“工况”复杂的近海“潮间带”，利用海浪发电，可行吗？答案是完全可行。现解释如下：1.1
近海海浪的特性：前面已经详述了近海“潮间带”海浪的复杂性和多变性，但可喜的是海浪流动的方向是不变的。1.2
近海海浪发电原理：1.2.1
发电的主要条件：由于不管风向、气候或海底地质不同，海浪的方向是不变的，几乎永远是垂直于海岸线的方向。在此种“工况下”本技术完全可以利用海浪的水平动能和上下的波能互相转变的紊乱的能量来发电。这是能够发电的主要条件之一。1.2.2
本技术近海的发电的关键技术：就是利用叶轮机在“交变”的海流环境下导叶可以【自调】的原理，通过导叶的【自调】就可以吸收上下、往返、甚至是紊乱、但方向不变的海浪水流能量旋转，进而带动发电机旋转做功发电。1.2.3
本技术发电的技术细节：大家一定注意一个细节——就是叶轮机的“主轴”方向要和海底坡度方向近似，这样才可以较全面的高效吸收海浪的能量。2、
技术的可行性：2.1
安装固定技术：本技术用立柱使“发电单元”固定在很浅的海底海床上，立柱高度应使“发电单元”在最低“潮位线以下1米”处。并使“发电单元”处在海面的最低潮位以下位置，这样不管“潮汐的涨落”和变化，一直能够“持续和平稳”的发电。2.2
叶轮机的“仰角”：由于导叶旋转平面与底质近似垂直，叶轮机主轴方向要和海底坡度方向平行，这样就可以较全面的高效吸收复杂的海浪能量。2.3
安全性：由于发电单元“潜式”安装，在海面上完全看不到，那么安全性就很重要。解决方法是：每个发电单元立柱顶部必须设置露出最高潮位线以上的“雾灯”，用以防止船只的误撞事故发生。三、近海海浪发电技术的优势：鉴于海岸线蕴藏的巨大的能量的现状，可行的发电技术很多，但是理想“低成本”技术应用的不多。不占用海岸土地、不破坏海岸风光的技术、可以和“火电”竞争的海浪发电技术就更少。所以本技术的设计理念就是希望实现解决上述的技术难点，且同比优势较大。详述如下： 1、本海浪发电技术优势：【自调导叶叶轮式波能发电单元】——海浪发电技术已经有大量的篇幅详细的介绍了海浪波能发电的原理和结构的紧凑性；介绍了独立发电单元运行的安全可靠和耐腐蚀性；还论述了可以实现全自动化的管理模式，在此不重复了。2、不占用海岸线土地：由于每个发电单元都是独立的，又是直接“潜式”安装在海底。实现了海浪驱动叶轮机旋转，直连式带动发电机发电这样一个非常“紧凑”和“高效”的发电系统。所以就不需要搞庞大的建筑工程，这样既可以发电又无基建，还不占用海岸土地。不搞建筑工程了就不会破坏海岸线环境的和谐，更不会影响沿海居民的生产、生活和旅游的发展，实现了不影响环境的生产“纯绿色”可再生和清洁能源的发电技术。3、施工优势：由于是海底立柱式安装的独立发电单元，不需要很大的“上下浮体”承重，所以体积大大缩小。直径由3米缩小到1米左右，高度由6-7米减到3米左右。这样体积和重量轻了，施工又在浅海、近海故施工简单。