日本測試尋新可再生能源 深海洋流效益可直逼燃煤

[星島綜合報道]可再生能源的潛力並不是平均分布的。例如,日本的太陽能潛力不大,而風力潛力遠不及西歐或美國。它的電力消耗目前在世界排名第五,而且在福島事件後,增加核電在政治上是很困難的,這意味著如果它希望保持能源獨立,它的「零排放競賽」將比大多數國家需要更多創新。

日本擁有大量的海岸線和對世界第六大領海的控制權,這使得基於海洋的替代能源想法特別有吸引力。

潮汐發電機?像目前在蘇格蘭Orkney islands向電網輸出電力的2兆瓦軌道O2,可能提供可靠的基礎負荷發電,但日本看到有如此多的航運交通通過具有適當潮汐潛力的地區,這個想法不太可能成功。

因此,日本公司IHI和新能源和工業技術開發組織(NEDO)一直在試驗另一種可靠的能源,如果開發的話,有可能提供非常可靠的能源——洋流(Ocean currents)

與精心選擇的潮汐流位置相比,海流通常能提供較慢的可利用流量。例如,O2可以在每秒2.5-4.5米的水速下提供其額定功率輸出。另一方面,黑潮洋流(Kuroshio ocean current)的流速更像是每秒1-2米。但它是巨大的,在某些地方可達100公里(62英里)寬,而且據估計,在其最強的地方,即日本東南海岸,每秒可移動6500萬立方米的水,令人震驚。

因此,有可能將大量的洋流渦輪機連接起來,共享輸電線路,並從IHI估計的約205千兆瓦的能源中抽出一部分。自2011年以來,IHINEDO一直在研究,自2017年以來,這兩家公司已經有一個小規模的100千瓦的潮汐發電機在測試中。

這個名為Kairyu的演示發電機,被固定在海底,與軌道O2非常相似。但是,當O2在海面下幾米處利用洋流,並隨著潮汐轉換方向時,Kairyu在海浪下大約50米保持穩定。IHI說,這不是收集洋流能量的最有效的地方,更接近水面的地方會更好,但該地區經歷的颱風條件可能導致波浪超過20米高,因此將它們保持在水下深處主要是出於安全考慮。

Kairyu的三個圓柱形浮筒中的每一個都有大約20米長,整個浮筒也有差不多的闊度。外側的兩個浮筒採用可變螺距的雙葉渦輪轉子,直徑為11米,設置為逆向旋轉以平衡扭矩力(torque force)。每個轉子都旋轉著一個50千瓦的發電機。

水壓傳感器讓機器了解其深度,它能夠通過浮力調整系統自主管理其位置。同樣,電流速度傳感器告知Kairyu關於葉片間距的決定,該決定被管理以獲得最大效率,其他位置傳感器允許它使用浮筒後端的姿態控制裝置控制其俯仰、偏航和滾動角度。在需要維修時,Kairyu只需提高其浮力並漂浮到水面,就可以在那裡進行工作。因此,它不需要像Orbital O2那樣的鉸接臂。

隨著Kairyu在大約3.5年的時間內成功測試,IHI說它希望將這個東西擴大到2兆瓦,葉片大約40米長,以實現全面規模的生產版本,並可以進行大量部署。目標是2030年,根據彭博社的報道,IHI預計海洋目前的能源價格將接近於日本太陽能價格的競爭力。事實上,它可能是一個強有力的解決方案,該公司說,隨著它的發展,作為偏遠島嶼的低成本能源。

關鍵是,而且永遠是——錢。如果這個東西能在經濟上大規模運作,它可以提供一種特別可靠的綠色能源,為日本的去碳化努力做出巨大貢獻。在日本,太陽能通常以15%的容量系數運行,也就是說,在一年的時間,它的發電量往往是在條件總是完美的情況下的15%,而陸上風力發電的容量系數約為29%,洋流能源以70%的容量系數運行,這幾乎達到了燃煤電廠的80%

更重要的是,氣候變化研究預測,隨著地球變暖,黑潮將變得更加強大,可能會在未來幾十年提高這些設備的產量。

無論如何,潛力是巨大的,這個項目代表了人類試圖從大自然中提取能量的另一種巧妙的方式,並將不利後果降到最低。

圖片: IHI

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