利用螺槳風(fēng)箏進(jìn)行海流發(fā)電

東京大學(xué)、IHI公司、東芝公司及三井物產(chǎn)戰(zhàn)略研究所目前正在進(jìn)行全球首例浮體式海流發(fā)電概念實(shí)證試驗(yàn)。這也NEDO的要素研究委托業(yè)務(wù)。

該系統(tǒng)就像在海中放風(fēng)箏一樣拴連在海底固定的一點(diǎn)上，像飛機(jī)一樣穩(wěn)定地漂浮在海水中。即在海底放置壓重物，用一根線纜連接葉片，使其像風(fēng)箏一樣漂在水中（資料3）。在東京大學(xué)，利用水槽成功完成了40分之1規(guī)模的實(shí)驗(yàn)。通過以0.1毫米為單位調(diào)整葉片，實(shí)現(xiàn)了平衡，可避免發(fā)電機(jī)出現(xiàn)回旋下降的情況。

今后計(jì)劃進(jìn)一步擴(kuò)大規(guī)模，進(jìn)行3分之1乃至2分之1規(guī)模的實(shí)證試驗(yàn)。力爭在2020年之前實(shí)現(xiàn)2000千瓦設(shè)備的實(shí)用化。日本擁有流速快、流量大、流幅寬的黑潮，潛力巨大。在從水面到水下100米左右的范圍內(nèi)，海流速度較快，因此像風(fēng)向標(biāo)一樣使渦輪機(jī)漂在深50米左右的海中。連接2臺(tái)直徑為40米的渦輪機(jī)，使輸出功率達(dá)到2兆瓦。如果運(yùn)轉(zhuǎn)率為70％，流速達(dá)到3海里（每秒1.6米），便可產(chǎn)生較大的經(jīng)濟(jì)效益。

風(fēng)險(xiǎn)公司描繪的宏偉構(gòu)想

新領(lǐng)域的技術(shù)大多是由不拘泥于定論的風(fēng)險(xiǎn)企業(yè)開發(fā)出來的。NOVA ENERGY公司代表董事鈴木清美提倡的“金槍魚型潮汐能發(fā)電機(jī)”就是其中之一。該公司的“金槍魚渦輪機(jī)”采用前細(xì)后粗的金槍魚形狀，后部安裝了3枚彎曲的螺旋槳（葉片）（資料4）。

在神戶大學(xué)和韓國海洋大學(xué)的協(xié)助下，NOVA ENERGY開發(fā)出了可有效利用海流，同時(shí)還可防止海中漂流物損傷設(shè)備及附著藻類等的形狀。借助突出部分，海水流速加快并沖到螺旋槳上。螺旋槳采用彎曲狀是為了減少漂流物等造成的損壞。渦輪機(jī)利用FRP或者鐵制造而成，海水會(huì)從內(nèi)部空洞處進(jìn)出，因此即便處于深海，也可不受浮力、重力及壓力的影響，一直保持平衡。

資料4．NOVA ENERGY的海流發(fā)電構(gòu)想

出處：NOVA ENERGY

渦輪機(jī)頂端用“萬向節(jié)”（Universal Joint）連接，一直保持最佳朝向。由于渦輪機(jī)沿著水流方向旋轉(zhuǎn)，因此螺旋槳頂端不會(huì)出現(xiàn)氣穴現(xiàn)象（因氣泡產(chǎn)生及消失造成的空洞現(xiàn)象）。由于是低速旋轉(zhuǎn)，因此不會(huì)對(duì)水中生物產(chǎn)生影響，渦輪機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)不會(huì)給魚等造成傷害。有望實(shí)現(xiàn)相當(dāng)?shù)偷某杀尽?/p>

目前正在淡路島巖屋海域的明石海峽進(jìn)行實(shí)際驗(yàn)證。全長6米、螺旋槳直徑為3米、額定輸出功率為10千瓦的NT-001，和全長14米、螺旋槳直徑為7米、額定輸出功率為300千瓦的NT-0302款機(jī)型已經(jīng)投產(chǎn)。這兩款產(chǎn)品都是在流速達(dá)到1.5海里（每秒0.78米）的情況下就能開始發(fā)電。

鈴木社長提出了利用金槍魚渦輪機(jī)的多種應(yīng)用方式。如果安裝在船只（浮體）上，投錨固定，便可利用潮汐旋轉(zhuǎn)渦輪機(jī)，成為發(fā)電船，可用作小型電動(dòng)船的“海上供電站”�；蛘咴诿魇�海峽大橋的橋墩上設(shè)置300千瓦的渦輪機(jī)，用于大橋的照明器具及橋墩照明。

鈴木社長還提出了大容量發(fā)電裝置構(gòu)想。使每個(gè)單元的輸出達(dá)到2000千瓦，并將之進(jìn)行組合，就可構(gòu)成大容量發(fā)電群（渦輪機(jī)陣列）。在NOVA ENERGY自主開發(fā)的長120米的大型浮標(biāo)上設(shè)置4個(gè)500千瓦的螺旋槳，就構(gòu)成了1個(gè)單元輸出2000千瓦的發(fā)電裝置。在2公里見方的海中可設(shè)置200個(gè)單元，這樣就可形成共計(jì)40萬千瓦的大容量發(fā)電設(shè)施（資料4）。在垂直浮標(biāo)的水上20米處設(shè)置控制室，在此保管2兆瓦的發(fā)電機(jī)、液壓馬達(dá)及電力控制板等。

就整個(gè)系統(tǒng)概括而言，就是使螺旋槳渦輪機(jī)以3～4海里（每秒1.5～2米）的流速旋轉(zhuǎn)，利用低轉(zhuǎn)速大輸出的無漏液壓泵將旋轉(zhuǎn)力轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫�，利用軟管將�?dòng)壓輸送至海上控制室，通過液壓馬達(dá)旋轉(zhuǎn)發(fā)電機(jī)。將上部作為直升飛機(jī)場，利用直升飛機(jī)運(yùn)輸進(jìn)行內(nèi)部設(shè)備維護(hù)。（日經(jīng)能源環(huán)境網(wǎng) 供稿）