以色列作為一個小國,要保持獨立性和適應力,就不得不應對因資源短缺而引起的諸多經濟發展障礙。為此,一個由科學家、工程師和部分優秀企業組成的極富創新性的智囊團,在過去的幾年里,支撐起以色列對清潔能源需求的不斷增長、維持著經濟社會的可持續發展。智囊團中的成員都是專門從事各種清潔技術產業,如可再生能源、供水與安全、能源生產以及有限資源的最大化利用等領域的精英。
清潔技術集團和世界自然基金會每年都會聯合發布一份全球清潔技術指數報告,對各國清潔技術的創新能力和商業化能力做出評估。在最新發布的2014年報告中,以色列位居榜首,芬蘭和美國緊隨其后。
依據這一報告:以色列可謂是清潔技術的創新典范,不僅將創業精神融入到以色列教育系統和人民的日常生活理念中,而且還引導新興企業不斷開展資源創新,因為創新生存機制的形成會有力地破除資源限制和能源依賴的束縛。過去三年,在由清潔技術行業投票選出的全球清潔技術公司前100的名單當中,以色列的清潔技術公司所占的比例,相對于以色列的經濟規模,明顯要高出許多。
以色列
無論是以色列新推出的各類創新舉措,還是初創企業與知名公司開展的相關業務,都有涉及到風電。雖說以色列風電的開發和投產會受到項目監管上的一些約束條件的限制。然而,這種情況正在不斷改善中,障礙逐步得到清除,相關法規的建設也逐步到位。
2014年1月,有4家風電場獲得了共46.1萬千瓦的經營許可,隨后一個2.1萬千瓦的風電項目也在不久開工建設。然而,這些并不代表觀念上的徹底轉變。22年來,以色列風電場使用的風電機組也比較單一,這一點也要逐步改進,要更換擁有新一代技術的風電機組。
以色列能源部已制定了相關發展目標:到2020年實現可再生能源發電比例達到10%,其中1/3來自風力發電。在此目標之下,以色列公用事業管理局也分別針對小型風電機組和大型風電機組設定了相關的上網電價補貼政策。
此外,能源部還發起了一項研究項目——繪制以色列風電發展潛力圖。這一項目由以色列氣象服務中心執行開展、芬蘭氣象研究提供咨詢,其第一階段研究結果已經向公眾發布,在百米分辨率評估系統下,給出了30米、60米、100米和150米高度的相關數據。下一步,這些數據將上傳至面向公眾開放的地理信息系統在線地圖服務,在此系統當中一些專門用于風能開發及其他層面的相關信息將與風力發電數據進行整合。
由IMS開展的這項研究所得出的一個重要成果是計算出了以色列陸上風電的發展潛力值,根據評估結果,以色列的陸上風力發電潛能可達300萬千瓦。
在過去三年里,內政部與其他部門和公共組織合作開展了兩項同步進行的項目:制定國家總體規劃。該規劃為風電場建設提供所有相關法令依據和指導;另一項研究是從風電場開發商處征求其針對前期調研和項目核準的建議,并提交至主管部門。
另外一項針對以色列“零碳計劃”的研究成果也已對外發布,研究稱到2040年以色列在不降低民眾生活標準以及發電成本不變的前提下,能夠實現80%的電力來自可再生能源。
以色列風電發展歷史與學術研究
以色列風電發展的歷史和相關學術研究幾乎可以追溯到其建國時期。
二十世紀五十年代末,當時的以色列缺乏化石燃料資源,風能作為一種可利用的能源,就已引起了人們的關注。
因此,能源的短缺推動了以色列風能相關的研究活動。當時參與研究的高校之一是位于海法的以色列理工大學,參與項目的是其新設立的航空工程系。當時的一位新教員,亞伯拉罕柯剛教授正在思索如何將他掌握的航空技術應用到建國初期的以色列相關產業中。最后,柯剛教授認定風能是一種值得投入研究的、潛在的替代能源。在死海和紅海之間的單風向山谷里,他發明了高效的遮蔽式風電機組。這一研究從上世界六十年代起,一直持續進行。
二十世紀60年代的其他研究還包括:
埃利亞胡尼西姆教授:“風電機組的氣動數據研究”。
阿南賽吉納教授:“風電機組的氣動數據研究”。
奧澤艾格拉教授:“風電機組設計及風電機組的性能研究”。
二十世紀70年代中期,加州大學洛杉磯分校的博士后——阿維夫羅森博士回到以色列理工大學后,成立了一個研究小組。這一小組此后一直進行與風能相關的教學和研究,包括空氣動力學、結構力學、動力學、性能、控制以及其他課題。
該研究小組發表了多篇國際論文并參與了歐盟組織的研究項目MEXICO。理工大學的一個團隊設計建造了一個三翼水平軸風電機組,并在荷蘭的DNW風洞進行了測試,其測試結果被世界上的眾多研究小組廣泛采用。
二十世紀80年代的研究包括,“達里厄型風電機組葉片的氣動彈性運行表現模型”,“達里厄型風電機組葉片運行性能研究”,“通信塔上風電機組使用研究”以及“尖端小翼對風電機組葉片影響的數值分析”。
在特拉維夫大學機械工程學院工程系,也有與可再生能源尤其是與風能相關的大型活動,包括成立能源實驗室和由阿維克里巴斯教授領導的能源追蹤研究項目。一些新的實驗得以逐步開展,其中一個就是小型風電機組的風洞實驗。
在特拉維夫大學空氣動力實驗室,阿維塞夫特教授也領導開展了幾個研究項目。這些實驗主要是關于活動氣流控制的應用,意在提高小型、中型、乃至大型風電機組的發電效率。
特拉維夫大學電氣工程學院的喬治.維斯教授一直致力于風電機組的風致振動穩定問題的研究,希望實現通過調節發電機轉矩和螺旋角來調整力矩進而提高發電機的可靠性并延長其壽命,其最近的研究為風電機組機艙中調諧質量阻尼器的安裝。此外,針對用于將風電機組輸入電網的非同步交流電壓的交流器,維斯教授也對其優化控制進行了研究。
阿里爾大學的亞瑟亞哈羅姆和阿龍庫帕曼教授也進行了相關研究,如適用于所有類型的固定速度風電機組的功率估算方法,這一方法基于風速概率分布和制造商的功率曲線,采用常用的多項式擬合技術,而非選擇某一特定模型來估算功率曲線。
在海法大學,由奧爾納拉維夫、奧菲拉阿亞隆教授和R帕拉特尼克博士發起的風電機組經濟環境評估工作,對風力發電的社會成本進行了評估,重點關注風電機組對鳥類和農業景觀造成的影響以及由此所產生的外部效應。
結論
可以說,無論是在過去還是現在,以色列學術界、風能產業界以及政府在新技術的發展過程中都投入了大量精力。未來在實現100%可再生能源的道路上以及應對全球所面臨的能源挑戰中,以色列還有很長的探索之路要走。
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