據(jù)《日本經(jīng)濟(jì)新聞》報(bào)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(shù)。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(yàn)證試驗(yàn)，以推進(jìn)成本降低。
據(jù)報(bào)道，這些技術(shù)與太陽能和風(fēng)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(dān)脫碳任務(wù)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(yuǎn)的海域，安裝了4個(gè)10多米長橢圓形橡膠的設(shè)備沉在海里。巨浪一來，橡膠就會凹進(jìn)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(jì)劃于6月進(jìn)行的“波浪發(fā)電”大規(guī)模驗(yàn)證試驗(yàn)的一個(gè)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(shù)備受關(guān)注。與易受氣象影響的太陽能、風(fēng)能等現(xiàn)有可再生能源相比，海洋能發(fā)電技術(shù)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(yùn)動(dòng)的波浪發(fā)電、利用潮漲潮落來推動(dòng)渦輪機(jī)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(dòng)渦輪機(jī)的海流發(fā)電等的研發(fā)正得到推進(jìn)。
據(jù)日本新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開發(fā)機(jī)構(gòu)(NEDO)介紹，在日本，上述4種方式合計(jì)起來，每年具有820億千瓦時(shí)的潛在發(fā)電能力。這相當(dāng)于日本國內(nèi)年發(fā)電量(約9400億千瓦時(shí))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(yàn)證階段。但是，近年來為了應(yīng)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(yàn)取得了進(jìn)展。
Bombora Wave Power計(jì)劃在大規(guī)模驗(yàn)證試驗(yàn)中，對共計(jì)1500千瓦的發(fā)電設(shè)備進(jìn)行半年以上的運(yùn)轉(zhuǎn)。設(shè)備會利用波浪襲來時(shí)的能量。該公司的設(shè)備工作原理是：安裝的幾個(gè)橡膠會因波浪而凹陷，設(shè)備內(nèi)的氣壓變化帶動(dòng)渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)。設(shè)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(fēng)等影響。
根據(jù)商船三井的估算，如果能設(shè)置多個(gè)發(fā)電設(shè)備，發(fā)電成本就能控制在大約20日元/千瓦時(shí)，比日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省估算的2030年時(shí)海上風(fēng)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(shè)備，研究在日本推動(dòng)其商業(yè)化，并已開始海域調(diào)查，尋找合適的地點(diǎn)。公司市場部部長鈴木康郎說：“我們的目標(biāo)是引進(jìn)能與正在開發(fā)的海上風(fēng)力發(fā)電設(shè)備進(jìn)行一體化建設(shè)的設(shè)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(shè)備。2021年9月在加利福尼亞州開始試驗(yàn)，今后打算在日本等亞洲地區(qū)推廣。該公司的負(fù)責(zé)人說：“日本力爭在2050年實(shí)現(xiàn)碳中和，最適合采用(發(fā)電量)可預(yù)測的波浪發(fā)電方式。”
日本企業(yè)中，慶應(yīng)大學(xué)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(shè)備。當(dāng)海浪進(jìn)入設(shè)備時(shí)，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(dòng)渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)。
從8月開始，公司將在沖繩縣久米島進(jìn)行為期1年左右的實(shí)證實(shí)驗(yàn)。公司經(jīng)理速水浩平說：“我們要確認(rèn)設(shè)備能否抵御臺風(fēng)，以及會對海洋環(huán)境造成怎樣的影響。”發(fā)電設(shè)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(shí)，最終目標(biāo)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(shè)置設(shè)備，爭取在2023年底開始售電。
另一方面，在潮汐發(fā)電領(lǐng)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(jìn)行輸出功率為1000千瓦級的試驗(yàn)。給類似風(fēng)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(shí)的潮水流動(dòng)來帶動(dòng)螺旋槳轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)電。
該公司在2019至2021年度實(shí)施了500千瓦規(guī)模的驗(yàn)證試驗(yàn)。由于潮水漲落容易預(yù)測，試驗(yàn)與計(jì)劃相比，發(fā)電量幾乎沒有誤差。從2022年度開始的實(shí)證試驗(yàn)將引進(jìn)大型設(shè)備，未來的目標(biāo)是要低于在離島進(jìn)行的柴油發(fā)電成本(1千瓦時(shí)30至50日元)。
在利用海面附近和海里的水溫差進(jìn)行發(fā)電方面，商船三井制定了2025年前后在沖繩縣建設(shè)1000千瓦規(guī)模發(fā)電設(shè)備的目標(biāo)。公司考慮利用一部分外部設(shè)備，將發(fā)電成本控制在1千瓦時(shí)20日元左右。
在洋流發(fā)電方面，NEDO的項(xiàng)目實(shí)施到了2021年度。以IHI為主體，在鹿兒島縣十島村海域?qū)?00千瓦級的實(shí)證設(shè)備浮在水下數(shù)十米深處，利用黑潮的洋流轉(zhuǎn)動(dòng)渦輪機(jī)，并確認(rèn)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(fēng)險(xiǎn)。從規(guī)避這些風(fēng)險(xiǎn)的角度來看，開發(fā)新發(fā)電技術(shù)的重要性也在增加。
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