據(jù)《日本經(jīng)濟新聞》報道，利用波浪和潮汐發(fā)電的“海洋能”開發(fā)正在普及。英國新興企業(yè)利用波浪的能量開發(fā)出比石油火力發(fā)電更便宜的發(fā)電技術。日本九州電力系統(tǒng)企業(yè)將在2022年度內(nèi)開始大規(guī)模潮汐發(fā)電驗證試驗，以推進成本降低。
據(jù)報道，這些技術與太陽能和風力發(fā)電相比，發(fā)電量更為穩(wěn)定，島國日本在這方面潛力也很大。作為承擔脫碳任務的新電源，海洋能源越來越被寄予期待。
英國威爾士西南部的彭布魯克郡。在距離海灘不遠的海域，安裝了4個10多米長橢圓形橡膠的設備沉在海里。巨浪一來，橡膠就會凹進去，電燈就亮了。這是日本商船三井公司出資的英國初創(chuàng)公司Bombora Wave Power計劃于6月進行的“波浪發(fā)電”大規(guī)模驗證試驗的一個場景。
受世界范圍內(nèi)脫碳潮流的影響，利用波浪和潮汐等海洋能的發(fā)電技術備受關注。與易受氣象影響的太陽能、風能等現(xiàn)有可再生能源相比，海洋能發(fā)電技術不僅發(fā)電量穩(wěn)定，還可以用于在難以建造大規(guī)模發(fā)電站的離島上發(fā)電。
在日本，利用波浪運動的波浪發(fā)電、利用潮漲潮落來推動渦輪機等的潮汐發(fā)電、利用海面附近和海中的水溫差來產(chǎn)生蒸汽的海洋溫差發(fā)電、利用海流來推動渦輪機的海流發(fā)電等的研發(fā)正得到推進。
據(jù)日本新能源產(chǎn)業(yè)技術綜合開發(fā)機構(NEDO)介紹，在日本，上述4種方式合計起來，每年具有820億千瓦時的潛在發(fā)電能力。這相當于日本國內(nèi)年發(fā)電量(約9400億千瓦時)的將近10%。
迄今海洋能在世界范圍內(nèi)被研究開發(fā)，但由于高昂的發(fā)電成本等問題，大多停留在驗證階段。但是，近年來為了應對脫碳化，需要開發(fā)各種各樣的發(fā)電方式，因此著眼于商業(yè)化的海洋能開發(fā)和試驗取得了進展。
Bombora Wave Power計劃在大規(guī)模驗證試驗中，對共計1500千瓦的發(fā)電設備進行半年以上的運轉。設備會利用波浪襲來時的能量。該公司的設備工作原理是：安裝的幾個橡膠會因波浪而凹陷，設備內(nèi)的氣壓變化帶動渦輪轉動。設備一般是浮在海面上的，但該公司將其沉入海中，使其不易受到臺風等影響。
根據(jù)商船三井的估算，如果能設置多個發(fā)電設備，發(fā)電成本就能控制在大約20日元/千瓦時，比日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省估算的2030年時海上風力發(fā)電和石油火力發(fā)電的成本更為便宜。
商船三井將使用Bombora Wave Power的波浪發(fā)電設備，研究在日本推動其商業(yè)化，并已開始海域調查，尋找合適的地點。公司市場部部長鈴木康郎說：“我們的目標是引進能與正在開發(fā)的海上風力發(fā)電設備進行一體化建設的設備。”
美國一家初創(chuàng)公司也開發(fā)出了沉入海中的波浪發(fā)電設備。2021年9月在加利福尼亞州開始試驗，今后打算在日本等亞洲地區(qū)推廣。該公司的負責人說：“日本力爭在2050年實現(xiàn)碳中和，最適合采用(發(fā)電量)可預測的波浪發(fā)電方式。”
日本企業(yè)中，慶應大學的初創(chuàng)公司Global energy harvest(神奈川縣藤澤市)開發(fā)出了自己的波浪發(fā)電設備。當海浪進入設備時，裝有淡水的水箱就會浮起來，利用其力量和重力使淡水上下起伏，帶動渦輪轉動。
從8月開始，公司將在沖繩縣久米島進行為期1年左右的實證實驗。公司經(jīng)理速水浩平說：“我們要確認設備能否抵御臺風，以及會對海洋環(huán)境造成怎樣的影響。”發(fā)電設備的制造成本為每臺數(shù)億日元。它的輸出功率為每臺330千瓦，發(fā)電成本為8至9日元/每千瓦時，最終目標是低于煤炭火力發(fā)電的成本水平。公司首先將主要在離島設置設備，爭取在2023年底開始售電。
另一方面，在潮汐發(fā)電領域，日本九州電力系統(tǒng)的九電未來能源公司(福岡市)從2022年度開始將在長崎縣五島市進行輸出功率為1000千瓦級的試驗。給類似風力發(fā)電的螺旋槳加上底座，然后安裝在海底，通過潮水漲落時的潮水流動來帶動螺旋槳轉動發(fā)電。
該公司在2019至2021年度實施了500千瓦規(guī)模的驗證試驗。由于潮水漲落容易預測，試驗與計劃相比，發(fā)電量幾乎沒有誤差。從2022年度開始的實證試驗將引進大型設備，未來的目標是要低于在離島進行的柴油發(fā)電成本(1千瓦時30至50日元)。
在利用海面附近和海里的水溫差進行發(fā)電方面，商船三井制定了2025年前后在沖繩縣建設1000千瓦規(guī)模發(fā)電設備的目標。公司考慮利用一部分外部設備，將發(fā)電成本控制在1千瓦時20日元左右。
在洋流發(fā)電方面，NEDO的項目實施到了2021年度。以IHI為主體，在鹿兒島縣十島村海域將100千瓦級的實證設備浮在水下數(shù)十米深處，利用黑潮的洋流轉動渦輪機，并確認了可以發(fā)電。
對于資源匱乏的日本來說，如果能夠發(fā)揮島國優(yōu)勢，普及海洋能源發(fā)電，有望降低對化石燃料的依賴程度。 俄羅斯入侵烏克蘭再次凸顯能源地緣政治風險。從規(guī)避這些風險的角度來看，開發(fā)新發(fā)電技術的重要性也在增加。
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