編譯/韋士塔
清潔能源已成為抑制地球暖化、緩解環境危機的重要一環;這類電能的生產過程不會危害環境,也不會產生汙染物;美國發明家麥克穆蘭(Lance McMullan)秉持這個理念,研發一種簡單的技術,利用「潮汐能」為小型船舶及船屋脫碳,且發電設備的零件使用3D列印技術製造。
相較於主流的風力發電、太陽能發電或水力發電,潮汐發電是一種尚未被充分利用,但具有極大潛力的再生能源。麥克穆蘭指出,燃燒柴油、天然氣等化石燃料,正在加劇氣候變遷,潮汐能則可取代這些能源。
麥克穆蘭並非最早嘗試運用潮汐能的人,在阿拉斯加地區,美國聯邦政府已投入大量資金,尋求運用來自海水潮汐的能源;阿拉斯加被視為開發潮汐能的理想地區,當地的陡峭峽灣及水灣產生落差極大的潮汐,非常適合發電。依據當局的計畫,大規模潮汐發電專案完成後,將可為庫克灣地區的千戶家庭供電。
麥克穆蘭研發的裝置則針對小規模的使用者,尤其是小型漁船、船屋;他表示:「我每次看著月亮,都會想到潮汐周期;它的力量如此之大,卻沒有被充分利用,我覺得我有責任把潮汐轉變為更多人可使用的電力。」
為了實現這個目標,麥克穆蘭創立Sitkana公司,研發小型潮汐發電機;他希望這項技術能被廣泛採用,就像太陽能板屋頂一樣日益普及。
麥克穆蘭籌募資金後不斷嘗試,目前他製造的最新版潮汐發電機Chinook 3.0已完成測試,發電功率達1000千瓦小時(kWh),適用於船舶、船屋及小型漁船;操作方式更是簡便,只要像船錨一樣拋入水中就能利用潮汐驅動。
麥克穆蘭回憶,他曾在拖船上工作,這段經歷讓他開始想像是否能發明類似拖網的潮汐發電機;隨後他開始進修流體或機械工程等專業知識,開發出潮汐渦輪發電機。Chinook 3.0的重量不到50公斤,便於攜帶,並可安裝在船隻後方的小型起重機或滑輪上,在潮水漲退時可調整高度。
Chinook 3.0還有另一個優點,以3D列印技術製造的塑膠零件不僅成本低廉,一旦損壞時也可快速維修或更換。
華盛頓大學機械工程教授、美國能源部太平洋西北實驗室研究員波拉吉(Brian Polagye)指出,由於水的密度較大,潮汐能的發電效率可望優於風電。此外,潮汐的變化具有可預測性,這種型態的電能將比太陽能穩定,較不易因天氣或季節出現變化。潮汐能至今未能普及的關鍵因素之一,是成本過高。
波拉吉表示,如果潮汐能的成本可持續降低,這種型態的能源將會像太陽能板一樣大受歡迎。目前潮汐能偏向較小眾的利基市場,但隨時間推移、技術突破以及零件的標準化設計及量產,潮汐能的費用必然持續降低,也將更具市場競爭力。