以2015年實現(xiàn)商用化為目標(biāo)，日本川崎重工業(yè)公司正在加速推進潮流發(fā)電系統(tǒng)的技術(shù)開發(fā)。潮流發(fā)電系統(tǒng)是利用潮水的流動，帶動被稱為槳葉的葉片旋轉(zhuǎn)，從而進行發(fā)電。與風(fēng)力發(fā)電不同，潮水的流動具有規(guī)律性，可獲得穩(wěn)定的發(fā)電量。并且，水與空氣相比，能量密度高，有望實現(xiàn)很高的能源轉(zhuǎn)換效率。

川崎重工預(yù)定今后在蘇格蘭的彭特蘭灣（Pentland Firth）進行實證實驗，此外還計劃與沖繩電力公司等合作在沖繩的島嶼安裝該系統(tǒng)。

左起分別為川崎重工的平松秀基、飯塚昌弘、有山房德和下山敬次。

“水的能量密度大約是空氣的800倍。據(jù)計算在速度相同的情況下，潮流發(fā)電的發(fā)電量可達到風(fēng)力發(fā)電的800倍左右”，川崎重工技術(shù)開發(fā)本部技術(shù)研究所的下山敬次這樣說道。

潮流發(fā)電系統(tǒng)是利用潮水的流動帶動名為槳葉的葉片進行發(fā)電。將其看做“設(shè)置于海底的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)”或許更容易理解。

川崎重工大約從2年前起，就開始著手開發(fā)潮流發(fā)電系統(tǒng)，2011年10月被選為日本新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開發(fā)機構(gòu)（NEDO）公開征集的“海洋能源發(fā)電系統(tǒng)實證研究事業(yè)”實施企業(yè)，以此為契機，為實現(xiàn)實用化在加速推進技術(shù)開發(fā)。

與風(fēng)不同，潮水的流動具有規(guī)律性。受太陽和月亮的影響，潮流會每天四次，定期改變流向。并且，關(guān)于地球上何處存在什么樣的潮流，都已經(jīng)很清楚。

因此，雖然同樣是自然能源，但潮流發(fā)電不同于風(fēng)力發(fā)電，能夠獲得穩(wěn)定的發(fā)電量，而且最佳設(shè)置場所也比較明確。因為能量密度高，所以能源轉(zhuǎn)換效率也很高。因此為實現(xiàn)實用化，全球各國都已開始進行實證實驗。

海洋能源發(fā)電可分為三類

在這種情況下，作為可最大限度發(fā)揮自身優(yōu)勢的領(lǐng)域，川崎重工開始全力推進技術(shù)開發(fā)。

利用海洋能源發(fā)電大致可分為三類。即利用波浪的能量進行發(fā)電的“波力發(fā)電”、利用海水溫差進行發(fā)電的“海洋溫差發(fā)電”、以及利用海流和潮流的“海流和潮流發(fā)電”。川崎重工目前正致力于海流和潮流發(fā)電中的潮流發(fā)電。

現(xiàn)在，最熱衷于開發(fā)利用海洋能源的是蘇格蘭。蘇格蘭以20世紀60年代后半期的石油危機為契機，開始進行與充分利用海洋能源相關(guān)的技術(shù)開發(fā)。不過，進入20世紀80年代之后，隨著北海油田開發(fā)變得火熱，利用海洋能源的技術(shù)開發(fā)勢衰。但到了2000年代，在迫切要求全球氣候變暖對策的形勢下，海洋能源再次受到矚目。

蘇格蘭政府提出了在2020年之前，利用可再生能源滿足全部電力需求的方針，并表明要用海洋能源提供其中10％以上的電力。因此，目前已開始積極提供實證實驗場所及發(fā)放補貼等。

其中，全球規(guī)模最大的是位于蘇格蘭最北端與奧克尼群島（the Orkney Islands）之間的彭特蘭灣實證實驗區(qū)。蘇格蘭政府將此處作為潮流發(fā)電系統(tǒng)及波力發(fā)電系統(tǒng)的一大基地，目前有許多國家的企業(yè)正在進行實證實驗。川崎重工也參與其中，力爭在2015年實現(xiàn)實用化。

目前川崎重工正在進行開發(fā)的潮流發(fā)電系統(tǒng)設(shè)想設(shè)置于深50米的海底。使用三枚葉片，渦輪直徑為18米。每臺可輸出1百萬瓦電力，設(shè)置一臺需要一塊邊長為20米的正方形土地。

潮流發(fā)電概念圖（提供：川崎重工業(yè)）

先是使用實驗水槽，利用尺寸相當(dāng)于實物20分之1的模型反復(fù)進行實驗。計劃在2012年以后，利用相當(dāng)于實物10分之1、5分之1的模型進行實驗，3年后在彭特蘭灣投入運轉(zhuǎn)。

“現(xiàn)在參加彭特蘭灣項目的企業(yè)基本都是風(fēng)險企業(yè)。而本公司擁有多年積累的高度技術(shù)實力。這是風(fēng)險企業(yè)無法輕易模仿的”，川崎重工策劃本部新事業(yè)推進部的平松秀基這樣說道。

歐洲正在推進利用高壓直流供電網(wǎng)的超級電網(wǎng)構(gòu)想。計劃在今后10年內(nèi)，使用該供電網(wǎng)，向全歐洲提供利用多種可再生能源生產(chǎn)的電力。通過彭特蘭灣項目進行的海洋能源發(fā)電也是其對象之一。所以如果能成功在彭特蘭灣實現(xiàn)商用化，將會推動以后在海外市場開展業(yè)務(wù)。川崎重工把彭特蘭灣項目視為可向海外市場宣傳該公司高度技術(shù)實力的大好機會。

預(yù)定2015年起在沖繩進行實證實驗

川崎重工開始著手開發(fā)潮流發(fā)電系統(tǒng)的最大理由是，潮流發(fā)電系統(tǒng)可最大限度地充分利用該公司多年積累的多項技術(shù)。

首先，川崎重工擁有較長的船舶螺旋槳開發(fā)歷史。目前還在制造潛水艇。因此，積累了許多與海洋有關(guān)的技術(shù)經(jīng)驗。另外還在開發(fā)火力發(fā)電站等使用的燃氣輪機，擁有與發(fā)電有關(guān)的技術(shù)。

而且，潮流發(fā)電系統(tǒng)需要設(shè)置在海底，而該公司在橋梁建設(shè)方面也擁有業(yè)績。如果集結(jié)這些技術(shù)和經(jīng)驗，便可實現(xiàn)最高水平的潮流發(fā)電系統(tǒng)。

川崎重工的方針是在日本國內(nèi)也積極推廣潮流發(fā)電系統(tǒng)。正在與沖繩電力及其關(guān)聯(lián)企業(yè)沖繩新能源開發(fā)公司共同計劃，以沖繩縣的離島為中心開展實證實驗。

選擇沖繩縣的離島的主要理由是，可作為供電成本高的地區(qū)的獨立電源，充分利用潮流發(fā)電系統(tǒng)。再者，目前在日本國內(nèi)并沒有像蘇格蘭那樣的大規(guī)模實證實驗場所。因此，要進行實證實驗，需要取得當(dāng)?shù)鼐用竦睦斫夂屯�意，這是一個很大的障礙。

“在沖繩的離島進行的實證實驗計劃以2015年為目標(biāo)，首先設(shè)置1臺。今后如果正式實現(xiàn)商用化，考慮到供電網(wǎng)等初期費用，以100臺為單位進行設(shè)置能夠符合經(jīng)濟效益”，川崎重工業(yè)技術(shù)開發(fā)本部部長飯塚昌弘這樣介紹道。因此，以被選為新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開發(fā)機構(gòu)的項目為契機，今后將繼續(xù)進行關(guān)于新設(shè)置場所的調(diào)查。

的確，如果在海底設(shè)置多臺這種裝置，有可能會對海洋生物產(chǎn)生影響。首先想到的是，海豚、魚等會不會被卷入旋轉(zhuǎn)的葉片而受傷。

不過下山表示，“關(guān)于這一點無需擔(dān)心”。這是因為，潮流發(fā)電系統(tǒng)葉片的旋轉(zhuǎn)速度為1分鐘15圈。也就是說旋轉(zhuǎn)1圈需要花費4秒鐘時間。這個速度對于魚來說和靜止沒什么區(qū)別。除非有特殊情況，一般不會被卷入速度這么慢的葉片。

這也是與風(fēng)力發(fā)電一個較大的不同之處。水與空氣相比能量密度要高很多，因此即使葉片轉(zhuǎn)速較慢，也能獲得充足的電力。

另一方面，潮流發(fā)電系統(tǒng)所面臨的獨特課題是貝類和藻類植物附著在葉片上。船舶一般是每年一次移到陸地上進行維護，清理船底和螺旋槳上附著的貝類等。

不過，關(guān)于潮流發(fā)電系統(tǒng)，川崎重工從運行成本等角度考慮，確立了免維護的目標(biāo)。一旦設(shè)置于海底之后，只要不發(fā)生故障，就不起出送回到陸地上。因此，葉片防污也成為一個重要的研究課題。

希望有效利用全球規(guī)模最大洋流“黑潮”

以前船舶的螺旋槳上都涂有含錫的涂料，以防止貝類和藻類附著在上面。不過，錫對生物有害，現(xiàn)已被禁止使用。所以，川崎重工從貝類常常附著在較硬的表面上這一特性出發(fā)，目前正致力于開發(fā)柔軟的表面涂料。

地基部分的設(shè)計對于該公司來說這是首次。海底并不全是平坦的巖盤。有時不得不設(shè)置于沙地上。而且，由于潮流每天四次改變流向，因此潮流發(fā)電系統(tǒng)的葉片朝向要隨著潮流的流向而變化。為了精確控制其姿勢，地基部分的設(shè)計非常重要。因此，川崎重工也很注重符合設(shè)置場所的施工方法，以及符合施工方法的設(shè)計。

當(dāng)前川崎重工的目標(biāo)是2015年在彭特蘭灣實現(xiàn)商用化，和在沖繩的離島開始進行實證實驗。并作為長期計劃也在考慮實現(xiàn)“海流發(fā)電系統(tǒng)”的商用化。

日本近海的黑潮是全球規(guī)模最大的海流。如果利用這種水流一直保持穩(wěn)定的海流，發(fā)電效率會高于潮流發(fā)電。不過，海流發(fā)電與潮流發(fā)電不同，需要設(shè)置于離海岸較遠的地方。水深也較深，水流速度也更慢。因此必須進一步實現(xiàn)裝置的大型化，并鋪設(shè)海底電纜。

特別是海底電纜的鋪設(shè)費用相當(dāng)巨大，就目前來看非常不合算。因此，川崎重工開始探討通過海底電纜之外的其他途徑輸送電力的方法。

川崎重工策劃本部新事業(yè)推進本部長有山房德這樣說道：“為了地球環(huán)境的未來，本公司將二氧化碳減排作為公司的使命。海流和潮流發(fā)電系統(tǒng)的開發(fā)也是其中的一環(huán)。我們一定要使項目取得成功，以高度的技術(shù)實力為世界作貢獻�！� （日經(jīng)能源環(huán)境網(wǎng) 供稿）