2012年12月05日11:05 来源：人民网-财经频道
以2015年实现商用化为目标，日本川崎重工业公司正在加速推进潮流发电系统的技术开发。潮流发电系统是利用潮水的流动，带动被称为桨叶的叶片旋转，从而进行发电。与风力发电不同，潮水的流动具有规律性，可获得稳定的发电量。并且，水与空气相比，能量密度高，有望实现很高的能源转换效率。
川崎重工预定今后在苏格兰的彭特兰湾（Pentland Firth）进行实证实验，此外还计划与冲绳电力公司等合作在冲绳的岛屿安装该系统。
左起分别为川崎重工的平松秀基、饭塚昌弘、有山房德和下山敬次。
“水的能量密度大约是空气的800倍。据计算在速度相同的情况下，潮流发电的发电量可达到风力发电的800倍左右”，川崎重工技术开发本部技术研究所的下山敬次这样说道。
潮流发电系统是利用潮水的流动带动名为桨叶的叶片进行发电。将其看做“设置于海底的风力发电系统”或许更容易理解。
川崎重工大约从2年前起，就开始着手开发潮流发电系统，2011年10月被选为日本新能源产业技术综合开发机构（NEDO）公开征集的“海洋能源发电系统实证研究事业”实施企业，以此为契机，为实现实用化在加速推进技术开发。
与风不同，潮水的流动具有规律性。受太阳和月亮的影响，潮流会每天四次，定期改变流向。并且，关于地球上何处存在什么样的潮流，都已经很清楚。
因此，虽然同样是自然能源，但潮流发电不同于风力发电，能够获得稳定的发电量，而且最佳设置场所也比较明确。因为能量密度高，所以能源转换效率也很高。因此为实现实用化，全球各国都已开始进行实证实验。
海洋能源发电可分为三类
在这种情况下，作为可最大限度发挥自身优势的领域，川崎重工开始全力推进技术开发。
利用海洋能源发电大致可分为三类。即利用波浪的能量进行发电的“波力发电”、利用海水温差进行发电的“海洋温差发电”、以及利用海流和潮流的“海流和潮流发电”。川崎重工目前正致力于海流和潮流发电中的潮流发电。
现在，最热衷于开发利用海洋能源的是苏格兰。苏格兰以20世纪60年代后半期的石油危机为契机，开始进行与充分利用海洋能源相关的技术开发。不过，进入20世纪80年代之后，随着北海油田开发变得火热，利用海洋能源的技术开发势衰。但到了2000年代，在迫切要求全球气候变暖对策的形势下，海洋能源再次受到瞩目。
苏格兰政府提出了在2020年之前，利用可再生能源满足全部电力需求的方针，并表明要用海洋能源提供其中10％以上的电力。因此，目前已开始积极提供实证实验场所及发放补贴等。
其中，全球规模最大的是位于苏格兰最北端与奥克尼群岛（the Orkney Islands）之间的彭特兰湾实证实验区。苏格兰政府将此处作为潮流发电系统及波力发电系统的一大基地，目前有许多国家的企业正在进行实证实验。川崎重工也参与其中，力争在2015年实现实用化。
目前川崎重工正在进行开发的潮流发电系统设想设置于深50米的海底。使用三枚叶片，涡轮直径为18米。每台可输出1百万瓦电力，设置一台需要一块边长为20米的正方形土地。
潮流发电概念图（提供：川崎重工业）
先是使用实验水槽，利用尺寸相当于实物20分之1的模型反复进行实验。计划在2012年以后，利用相当于实物10分之1、5分之1的模型进行实验，3年后在彭特兰湾投入运转。
“现在参加彭特兰湾项目的企业基本都是风险企业。而本公司拥有多年积累的高度技术实力。这是风险企业无法轻易模仿的”，川崎重工策划本部新事业推进部的平松秀基这样说道。
欧洲正在推进利用高压直流供电网的超级电网构想。计划在今后10年内，使用该供电网，向全欧洲提供利用多种可再生能源生产的电力。通过彭特兰湾项目进行的海洋能源发电也是其对象之一。所以如果能成功在彭特兰湾实现商用化，将会推动以后在海外市场开展业务。川崎重工把彭特兰湾项目视为可向海外市场宣传该公司高度技术实力的大好机会。
预定2015年起在冲绳进行实证实验
川崎重工开始着手开发潮流发电系统的最大理由是，潮流发电系统可最大限度地充分利用该公司多年积累的多项技术。
首先，川崎重工拥有较长的船舶螺旋桨开发历史。目前还在制造潜水艇。因此，积累了许多与海洋有关的技术经验。另外还在开发火力发电站等使用的燃气轮机，拥有与发电有关的技术。
而且，潮流发电系统需要设置在海底，而该公司在桥梁建设方面也拥有业绩。如果集结这些技术和经验，便可实现最高水平的潮流发电系统。
川崎重工的方针是在日本国内也积极推广潮流发电系统。正在与冲绳电力及其关联企业冲绳新能源开发公司共同计划，以冲绳县的离岛为中心开展实证实验。
选择冲绳县的离岛的主要理由是，可作为供电成本高的地区的独立电源，充分利用潮流发电系统。再者，目前在日本国内并没有像苏格兰那样的大规模实证实验场所。因此，要进行实证实验，需要取得当地居民的理解和同意，这是一个很大的障碍。
“在冲绳的离岛进行的实证实验计划以2015年为目标，首先设置1台。今后如果正式实现商用化，考虑到供电网等初期费用，以100台为单位进行设置能够符合经济效益”，川崎重工业技术开发本部部长饭塚昌弘这样介绍道。因此，以被选为新能源产业技术综合开发机构的项目为契机，今后将继续进行关于新设置场所的调查。
的确，如果在海底设置多台这种装置，有可能会对海洋生物产生影响。首先想到的是，海豚、鱼等会不会被卷入旋转的叶片而受伤。
不过下山表示，“关于这一点无需担心”。这是因为，潮流发电系统叶片的旋转速度为1分钟15圈。也就是说旋转1圈需要花费4秒钟时间。这个速度对于鱼来说和静止没什么区别。除非有特殊情况，一般不会被卷入速度这么慢的叶片。
这也是与风力发电一个较大的不同之处。水与空气相比能量密度要高很多，因此即使叶片转速较慢，也能获得充足的电力。
另一方面，潮流发电系统所面临的独特课题是贝类和藻类植物附着在叶片上。船舶一般是每年一次移到陆地上进行维护，清理船底和螺旋桨上附着的贝类等。
不过，关于潮流发电系统，川崎重工从运行成本等角度考虑，确立了免维护的目标。一旦设置于海底之后，只要不发生故障，就不起出送回到陆地上。因此，叶片防污也成为一个重要的研究课题。
希望有效利用全球规模最大洋流“黑潮”
以前船舶的螺旋桨上都涂有含锡的涂料，以防止贝类和藻类附着在上面。不过，锡对生物有害，现已被禁止使用。所以，川崎重工从贝类常常附着在较硬的表面上这一特性出发，目前正致力于开发柔软的表面涂料。
地基部分的设计对于该公司来说这是首次。海底并不全是平坦的岩盘。有时不得不设置于沙地上。而且，由于潮流每天四次改变流向，因此潮流发电系统的叶片朝向要随着潮流的流向而变化。为了精确控制其姿势，地基部分的设计非常重要。因此，川崎重工也很注重符合设置场所的施工方法，以及符合施工方法的设计。
当前川崎重工的目标是2015年在彭特兰湾实现商用化，和在冲绳的离岛开始进行实证实验。并作为长期计划也在考虑实现“海流发电系统”的商用化。
日本近海的黑潮是全球规模最大的海流。如果利用这种水流一直保持稳定的海流，发电效率会高于潮流发电。不过，海流发电与潮流发电不同，需要设置于离海岸较远的地方。水深也较深，水流速度也更慢。因此必须进一步实现装置的大型化，并铺设海底电缆。
特别是海底电缆的铺设费用相当巨大，就目前来看非常不合算。因此，川崎重工开始探讨通过海底电缆之外的其他途径输送电力的方法。
川崎重工策划本部新事业推进本部长有山房德这样说道：“为了地球环境的未来，本公司将二氧化碳减排作为公司的使命。海流和潮流发电系统的开发也是其中的一环。我们一定要使项目取得成功，以高度的技术实力为世界作贡献。” （日经能源环境网 供稿）
