我们的海洋中究竟有多少波浪能？

　　海洋，就像一个活泼的小孩，永远不会安静下来。这两种“生物”都含有惊人的能量。但究竟有多少能量是一个有争议的问题。这种不确定性使得各国难以将波浪能纳入未来的气候目标：你怎么能依赖无法精确测量的东西呢？

　　最近发表在《可再生能源》杂志上的一项研究中，来自美国国家可再生能源实验室(NREL)和太平洋西北国家实验室的研究人员提出了一种更全面、更准确的方法来测量世界各地海洋站点可用的波浪能。但他们也发现了另一个挑战：现有的波浪能数据集，即团队用来建立新方法的数据集，可能不像以前想象的那么可靠。

　　波浪能不仅是可预测的——使其成为可变可再生能源的宝贵补充——而且在世界上大多数人口居住的海岸线上也可以获得。波浪能可以做的不仅仅是为沿海社区供电；这种可再生能源可以从海洋中制造清洁的饮用水，为近海海鲜养殖场提供动力，并帮助国际航运脱碳——所有这些都来自海洋本身的能源。

　　但是，为了规划所有这些应用——每一个应用都需要公司、行业或整个国家的投资——我们需要可靠的数据。

　　“波浪能技术还处于如此早期的阶段，”NREL的高级研究员、该研究的主要作者利维·基尔彻(Levi Kilcher)说。“因为这个行业还很年轻，所以很难估计未来的技术能捕获多少能源。”

　　在这项由美国能源部水力技术办公室资助的研究中，研究小组建立了一种估算总波浪能潜力的新方法。“最初的波浪资源评估是一个很好的开始。但也有一些对这种方法的批评，”基尔彻说。

　　例如，以前的方法没有考虑波的方向——波从哪个方向滚来。“这实际上会导致重复计算，”基尔彻说。

　　有些海浪在远离海岸的地方诞生，也许是由风暴激起的，在撞击一个国家的海岸线之前，它们会旅行数千英里。基尔彻说：“但是，在一个国家的海洋边界内吹来的风产生了相当多的波浪能。”他的新方法也考虑了波的方向和局部波。

　　基尔彻补充说：“另一件奇妙的事情是，我们的方法适用于所有规模——从很小的单个项目规模一直到整个海洋盆地。”

　　为了试验他们的新方法，基尔彻和他的同事们还重新评估了目前对美国波浪能的估计。但结果揭示了一个更大的问题：研究小组的研究是基于一个旧的波浪能模型。基尔彻意识到，这个模型似乎比其他最近的模型多估计了20%到40%的波浪能。因此，即使该团队的新方法显示美国的波浪能潜力比先前估计的高25%，这些结果也必须谨慎对待，基尔彻说。“由于原始数据集的偏差，这一估计可能比实际情况高出20%至40%。”

　　“我们的新方法解决了以前的许多质疑，”基尔彻说。“现在我们需要更新底层数据集。”

　　这种数据困境不仅仅是基尔彻研究的问题。如果开发人员对他们的设备能产生多少能量提供了相互矛盾的估计，这种不一致可能会破坏人们对波浪能的普遍信任。而且，如果没有可靠的数据，各国可能很难理解波浪能如何融入他们的清洁能源计划。

　　“希望这种方法能成为一种标准，”太平洋西北国家实验室海洋科学实验室首席科学家、该研究报告的作者之一Zhaoqing Yang说。Yang和他的同事Gabriel García Medina设计了用于测量波浪能资源的理论模型；基尔彻就波浪能行业和政策制定者制定技术和清洁能源计划所需的数据提供了广泛的背景资料。

　　当然，由于波浪能技术还不能从海水中获取能量，这种改进的方法只能提供一个理论上的估计，即未来设备可能产生多少能量。但如果这种方法成为行业标准，它可能会产生有希望的连锁反应。更一致的数据有助于增强对该行业的信心。

　　此外，有了更准确、更一致的数据，技术开发人员可以更好地将他们的设计与其他设计进行比较，并更清楚地了解他们的设备在真实海浪中可能产生的能量。

　　接下来，研究小组计划为他们的方法提供更准确的数据集，这样他们就可以得出一个可靠的理论估计——基本上，如果美国能提取其海洋中所有可用的能源，它可以产生多少能源。有了这些数据，研究小组就可以超越假设，并估计出技术和实际的波浪能资源——在给定的限制条件下，包括技术、经济、环境、监管，甚至地理限制(例如，在离岸很远的地方修建输电线路，并不总是可行的)，各国可以实际利用多少波浪能。

　　“实际可用资源可能只占理论资源的一小部分，”基尔彻说。“但考虑到波浪能的总体规模，它仍然是一种重要的资源。”

　　作者：凯特琳·麦克德莫特-墨菲，来自NREL。

　　（素材来自：NREL 新能源网综合）