（3）波力发电的尝试
那么，能否把巨大的海浪变成有用的力量呢？让它为人类造福一直是人们的一个心愿。
我国浙江的新安江水电站，安装着66万千瓦的发电机组，利用水的力量，每年平均发电18亿度的电力，供给华东地区广大城乡使用，相当于每年为人类节省了90万吨煤炭。源源不断的江水，还大大降低了电力的成本，使每度电的成本连一分钱都用不了。可见水力发电的优点有多大！
因此，科学家就设想，如果把无畏的大海上的波浪全部转换成电能该多好啊！那时，波浪每年所发出的电力将比全人类目前的耗电量不知要大多少倍呢！
波力发电装置不消耗任何燃料和资源，没有任何污染，和水力发电、潮汐发电一样，也是一种干净的发电资源。它不但可以作为航标灯和灯塔的电源，对于那些无法架设电线的沿海小岛来说，这种不占用任何土地，只要有波浪就能发电的方法，更会给岛上居民带来福音。
海上的波浪发电装置，利用的是自行车打气筒的原理。它好似一个倒置着的打气筒漂浮在水面上，活塞连接着浮标。随着波浪的上下起伏，浮标就带着活塞上下运动，于是波浪的动力就转换成了压缩空气的动力，再让这种力气很大的压缩空气从一个喷嘴里喷发出来，冲动空气涡轮机，使它带着发电机一起转动，这样，波浪的能量就变成电发出来了。
经过了14年的努力，1978年6月25日，世界上最大的一座波力发电装置在日本的海上建成了。
远远望去，这座波力发电装置就象一艘停泊在海上的油轮。举起手中的望远镜，你会清楚地看到，船头上“海明”号的大字在阳光下闪着金辉。严格说来，“海明”号并不是船。船有底，“海明”号却没有底，只有一个体长80米，高5米，宽12米的浮动设备，仿佛是一个很大很大的没有盖的箱子，扣在了海面上。
这种箱子就是空气箱，也叫空气室。整个“海明”号，就是由22个无底箱子组成的。每两个空气室上装设着一台空气涡轮机，波浪上下起伏着，不断地压缩着箱内的空气，还是象打气筒一样，通过高速喷出的空气使空气涡轮机转动，再带动发电机发电。
“海明”号将有八台发电机为人类贡献电力，每台机组的功率为125千瓦，波高3米时总发电能力为2000千瓦。算算看，如果按每户人家平均用电两百瓦计算，“海明”号就可以供给1万户人家用电的需要。一个有1万户人家的岛屿，可不算是小岛了。
最近，日本又提出了一个新的“海明”实验计划。他们考虑把“海明”号的长度由80米增加到110米，把每台发电机的功率由125千瓦增加到250～500千瓦，比现有“海明”号的发电能力至少提高一倍以上。人们要让波浪进一步作出贡献。
与此同时，科学工作者正在着手于各种波力发电的新尝试。
直接波力发电就是其中之一。
为了直接利用海浪的冲击力来发电，就必须把天然的浪头提高。人们设想在距海岸1公里、水深10米左右的海上筑起两道高墙就可以办到了。
这种面向大海建造的高墙叫集波墙，从高空往下看时，象个“v”字形的喇叭。喇叭口外的海上波浪，虽然有时并不高，但当它涌向集波墙时，就会因为喇叭里的断面越来越小，道路越来越窄，而使波浪越挤越高。比如说口外的浪高开始只有1米，到了喇叭的后头，一下子就会升高到10米左右，把小涛变成了巨浪。
集波墙的尽头，安装着水泵制动杆，靠高大的波浪力推动制动杆，象平时我们见到的机井，把海水提升到高压水槽里贮存起来；或者，象炉口的风箱，把空气压进高压气罐里备用。
有了高处的水，或者有了压缩空气，我们就町以非常方便地用来发电了。而且，这种电力决不会受到波浪低的影响，发电能力稳定，发电设备也无需经受大风大浪的考验。
直接波力发电装置，目前还只是日本科学家的一个设想，他们感以担心的是，在波涛汹涌的海面上，建造长期受波浪冲击的海上建筑物，困难实在太大了，但是，随着海洋建筑技术的发展，这个问题是会很容易解决的。
波力发电的另一个尝试，是环礁式海浪发电站，这是美国科学家提出的新设想。
环礁，是礁石的一种，只不过在海上显现出来的是一个圈儿，宛如沉在海里的一个大大的木盆，只在水面上露出一个圈儿。
你注意过这种现象吗？当我们把水涪着圆桶边例进去，或者用木棒搅动桶里的水时，就会看到水在沿着一个方向转动，中心部分则形成了一个漩涡。
人们在观察海浪冲击环形礁群时，也发现海浪并不直接拍向环礁的中心，而是绕着整个环礁，从四面八方沿着螺旋形的路线涌到环礁的中心，并且在中心部位形成涡流，仿佛用木棒搅过似的。
这种涡流就是一种能源。它可以推动水轮机的叶片，使水轮机带着发电机一起飞快转动而发出电来。
不过，天然的理想环礁在地球上恐怕是太少了，怎么办呢？美国的两位工程师就根据这个原理设计了人工环礁式的海浪发电站。
人工环礁式海浪发电站的形状很奇特，海面上只看到一个圈儿，直径有10米，似乎并不大。当你潜入水下再一看。可不得了，比海面上看到的大多了。它象一个大大的圆形屋顶，又象一个特制的瓷饭碗扣在了水里。这个“瓷饭碗”的边，直径达76米，相当于一个正规足球场的大小。它的名字叫导流罩，可以更好地把波浪螺旋式地导向中心。“碗”无底，立着一根空心的圆筒，足有20米高，圆筒里装着小轮机，它在筒内涡流的推动下转动，再带动安装在顶部的发电机发出电来。
目前，这种装置的模型试验已经成功，不久的将来，你就会看到海上一座座人工的环礁里源源不断地送出由波浪转换成的电力。
在英国，采用是“点头鸭”式波力发电装置，也叫索尔特凸轮式发电装置。这一装置是英国爱丁堡大学的索尔特发明的。了鸭式装置的内部结构，其中：a是鸭摇摆体；b是中空的圆筒体；c是中空圆筒片向外突出的部分；d是摇摆体向内突出的部分。许多凸轮并排，中间有一根长管串起来，漂浮于海面上随波浪上下起伏跳动，就象水上一排鸭子游动，不断点着头一样。
在波浪作用下，a以b为轴摇摆，在c和d两突出部分之间的空间形成水压泵。它们产生高压水，冲动水轮发电机而发出电来。鸭的摇摆体和中空圆筒是用钢和混凝土做成的，中空圆筒直径为10～15米，一个摇摆体长30～40米。1977年5月至1978年，英国在内斯湖进行了连续长60米的机组实验。实验表明，该装置经受了有记录以来最恶劣的冬季的考验；而且即使在五、六倍力的条件下某个鸭式装置已被冲翻的情况下，还能在水力的作用下翻转过来继续工作；再者，鸭串成功地经受了11倍力的考验，并且保证在良好环境中能以较好的效率发电。
根据他们的推算，商业化的“点头鸭”式波浪发电装置可能要串成1公里长，在这种情况下，只要能吸取50%的波能，就可以发电4500千瓦。
目前，除了日本和英国研究波浪发电装置外，美国、法国、加拿大、联邦德国、瑞典等国也参加了研究和发展波浪能发电的行列，到现在已有几百种不同的发电方案提出来了。他们说，为了使波浪能发电均匀，为了使发电成本降低，今后的主攻方向要放在研究多个空气活塞的组合方法、惯性轮法以及收集幅度较大的波浪设备上。
从六十年代起，我国就有单位开始了海浪发电的研究，并已获得了海上试验的成功。目前我国的波浪发电装置，在风力三级，波高0.2米的情况下就能发电，一天的发电量就可供航标灯使用三天。虽然，这种波浪发电装置功率很小，只有60瓦，但却为我国波力资源的开发展示了美好的前景。
温差发电
进入海洋的太阳辐射能，一部分转变为海流的功能，还有一部分以热能的形式储存在海水中，海水中所含的热能就是海洋热能。一般说来，海洋热能随纬度的变化而变化，纬度越低，海洋热能储藏量越大，反之亦然。
海水中储藏的热能是非常巨大的，估算蕴藏量约500亿千瓦，根据实验表明，可能利用的能量约20亿千瓦。从理论上讲，如果通过某种方式使热带海洋中的海水温度下降1℃，就可以获得1200亿千瓦的能量，这比现今全世界发电站的总功率还大近百倍。那么怎样才能利用海洋热能呢？
人们发现进入海洋的太阳辐射能，在通过表层一米的海水时，有80%的能量被吸收，大约有5%的能量可以透入到海面以下5米，因此形成了海水温度的垂直差异：表层海水温度高，越往下海水温度越低。在低纬度地区上下层海水的温差可达到20～30℃，人们从热电站发电原理中得到启发，有一个热源（锅炉），一个冷源（冷却水），因此可以发电。海洋中表层温度高的海水就是热源，底层温度低的海水就是冷源。上层海水在低压或真空下产生蒸汽，推动汽轮发电机发电，通过汽轮机的蒸气，用底层海水冷却凝结成水，这样可以顺利发电。这种发电称为开式循环。如果用低佛点的物质，如氨、氟里昂等作为工作流体，表层海水使其沸腾，推动汽轮发电机发电，通过汽轮机以后用底层海水将其冷凝，再送去用热海水加热，如此循环不已，这种方式称为闭式循环。这种利用上下层海水温度差的发电技术称为海水温差发电。
世界上第一个提出利用海洋温差的是法国物理学家德尔瓦松。他认为温差也是一种能源，人类可以从这种温度的差异中提取有用的功推动热机，再用它发电，这就是海水温差发电的最原始的构想。只是因为当时技术条件的限制，无法实现这个构想，才不得不使这个大胆的设想一下子就湮没了接近半个世纪，最后，还是由他的学生克劳德付诸实现的。
1926年11月15日，在法兰西科学院的大厅里，克劳德和布射罗当众进行了温差发电的实验。他们取来两只烧瓶，在其中一只烧瓶中装入28℃的温水，在另一只烧瓶中装入冰块，然后用导管和喷嘴把两个烧瓶连接起来。在导管内装了汽轮发电机，在发电机的输出端接了三只小电灯泡。当克劳德用真空泵抽出烧瓶内的空气时，不一会儿，28℃的温水在低压下沸腾了，蒸汽从喷嘴喷出，形成一股强劲的气流推动汽轮发电机转动。瞬时，三只小灯泡同时发出了光芒。温差发电的历史，就从这微不足道的三只小灯泡开始了它的第一页。这个只有三瓦输出的温差发电实验只进行了八分钟，当水温降到18℃时，小灯泡就慢慢暗淡下来了。
这三盏电灯的明亮，为人类指明了方向。温热海水已为寻找新型能源的人们带来新的希望。据科学家估计，全球热带海洋的水温只要下降1℃，就能释放出1200亿千瓦的能量。海洋的温差能居于海洋里各种能源之首。
日本的科学家说得就更形象了。他们说，只要把日本海域内的热能利用起来，那么根据1975年日本消耗能量的情况看，这些热能可以够24个日本同时使用，此时，其它形式的发电厂就都可以关门休息了。
当然，科学的道路并非一帆风顺。克劳德实验成功以后年，于1930年在古巴海滨按照他实验的方法为人类建造了第一座容量为22千瓦的海水温差电站，获得了10千瓦的输出功率，为实际开发利用海洋温差开辟了道路。遗憾的是，电站只工作了两周的时间，就因为一次狂风恶浪把冷水管冲入海底而不得不中断了。
1934年，克劳德又搞出一个新设计，取名叫“浮标式温差发电站”。他把发电机安装在一条叫“突尼斯”号的驳船上，驳船用锚固定在巴西的一处海边。抽水管垂直地放入海中，它的上端是一个浮标，下端系着重物以保持管事垂直。令人遗憾的是，悬在海中的管子受到海浪的冲击摇来摆去，最终断裂开了。极度失望的克劳德一气之下，把整个设备沉到了海底。
为了摆脱海浪的干扰，后来克劳德又想到干脆在海底挖一条隧道，把管子放进遂道。结果也没有成功。1948年，法国在非洲象牙海岸首都阿比让附近海边又建立温差发电站，并在抽水管质量上作了改进。由于这个电站仍采用克劳德的方式，有效利用率不大。尽管克劳德的种种努力都未取得理想的结果，但他的尝试给后人留下有益的经验。
由于海洋热能转换技术复杂，设备成本昂贵，加之当时热能发电供需不存在问题，海洋热能发电研究被搁置起来。直到20世纪60年代，世界出现“能源危机”时，海洋热能开发利用又引起了人们的重视。
1964年，美国的安德森父子总结前人成功与失败的经验教训之后，提出了海水温差发电的新方案。他们父子的新方案有两点突破性改进：一是把整个发电设备安装在一个巨大的浮体上，使之浮于海中，这样就可以大大缩短冷水取水管的长度；二是不再直接以海水为工作介质，而采用低沸点的液态丙烷、氨、氟里昂等物质作为闭路系统中的工作介质。这样，可使用小的高压涡轮气体发电机，而不必采用克劳德使用的那种庞大的低压蒸汽涡轮机了。安德森父子的这种工作方式叫“闭路循环方式”。这是相对于克劳德式的“开式循环”而言的。
