海浪能和潮汐能――复合材料的新兴市场

    虽然潜水式水平轴风力发电机是常用的潮汐流发电方式，但旋转机械在水下有可能会遭到破坏，有些设计者已经提出了替代方案。其中一种方案就是安装水平的摇摆水翼。每个翼片的角度可以任意倾斜，从而抵抗汹涌的水流引起的外部压力，翼片则被推上或推下。在摆幅最大时，叶片的倾斜度完全转向，然后在相反的方向上达到最大摆幅。这种纵向摇摆运动通过径向连接臂转移到一个需要能量来激活的机械中，然后利用这种能量来驱动发电机。
    由于该系统依赖于水平翼片而不是转子，所以提高功率无需增加高度，而只需将叶片加长。因此延长是在水平方向上，而不是竖直的，因此该系统适用于较浅的水域。因而，安装地点就可以选择靠近海岸的区域，连接设备也就更短也更经济。
    Pulse Tidal公司提倡采用水翼，最近他们在英国Immingham郡附近安装了一台额定功率为100 kW的型号为Pulse Stream的潮汐流发电机原型。Pulse Tidal是由汉普郡的IT Power公司领导的一个项目，该公司申请并获得了开展该项目的资金支持。IT Power公司海洋能部门的Jamie O-Nians说，下一阶段他们将开发并在现场安装一台完整规模的1.2 MW的发电机，该机器将带有两个35米长的翼片，目前设备上安装的是水力能启动装置，而不是机械启动装置。
    翼片由项目参与者Independent复合材料有限公司和Designcraft公司制造。Designcraft公司的Nick Barlow说，Pulse Stream的叶片具有特殊的锥形轮廓，最宽处大约为1.3米，而最窄处仅为700-800毫米。
    复合材料以外的其他材料很难满足流体力学的要求。在该设备中，每个叶片都带有一个坚固的箱式碳纤维增强环氧树脂加强筋，用于承受主要的弯曲载荷。该加强筋粘结在以玻纤增强环氧树脂为外壳的PVC夹心结构泡沫上。标准模量的单向碳纤维用于制造加强筋。目前为止，还一直在阳模上进行人工手糊，在将来的批量生产中，将采用更高效的纤维缠绕和树脂灌注工艺。
    另一种摇摆方案是用海浪滚筒获取海浪能，这是芬兰的AW能源公司特别开发的。在该设备中，大型平台较低的边缘与较浅海域内的海床连在一起，随着海浪的旋流前后摇摆。这种摇摆运动被一台能量启动（PTO）设备转化成可以驱动发电机的能量。带有一定漂浮性能的复合材料是制造这种平台的理想材料。
    另一种开发这种近海能源的方法是采用水平转子。牛津大学的研究者们提出了一种Darreius纵轴风力涡轮机的概念，并将其用于水环境中，但转子上的叶片增多了。转子安装在两个轴承上，每端各一个。用于潮汐流中的Darreius涡轮机有一个优点，即转子永远沿着一个方向旋转，不论水流方向如何。
    开发者之一Martin Oldfield教授强调，水平转子的可测量性让他们可以预测到转子最长可达60米。三角形叶片和桁架结构的引入可以满足长叶片所需的强度和刚度。复合材料也将成为实现这一概念的主要推动力。
    “叶片将由玻纤和碳纤复合材料的混合物制成，结构可能具有一定的浮动性，便于操纵。” Oldfield说。
     牛津大学的技术转让公司Isis Innovation正在继续这一概念的研究。他们计划在欧洲的海洋能源中心进行一次完整规模原型的试验。开发者相信，1 km长的横轴水轮机叶片组合最多能产生60 MW的能量，其制造成本比现有的潮汐能设备低60%，而维护成本低40%。 
    奇思妙想 
    在水力开发的早期，有许多奇思妙想竞相争取得到关注和开发基金的支持。复合材料在许多理念中都是潜在的材料选择。
    挪威的Tidal Sails公司使用水下“翼板”获取水流中的能量。翼板连接在一个连续的金属环上，金属环横跨一条河或流水的一段。翼板可以转动，抵抗水流的压力，并在金属线上施加侧压。金属线可以在每个翼展的末端绕着滑轮自由旋转，因此整个系统可以不断移动，就像个传送机。在滑轮上获得的能量用于驱动发电机发电。