日本的海洋能發(fā)電

方新洲

日本是個島國，國土狹小，資源匱乏，但日本政府和民間產(chǎn)業(yè)界充分利用本國的地理環(huán)境條件，大力開發(fā)和應用海洋新能源、新技術(shù)。從裝置的設(shè)計到實際功能，日本人用自己的智慧不斷地開發(fā)著新的能源，并已取得了舉世矚目的成就。

一、浪力及潮流發(fā)電

日本海上保安廳從20世紀50年代初就著手對自然能源的研究開發(fā)。作為海上交通航路標記的燈塔、燈標以及浮在海上的浮燈標等，很多都是建在孤島和巖礁上的，所以，它們需要有獨自的電力供應。

日本沿海有約5500處航路標記，現(xiàn)在，其中約3000處航路標記在利用自然能源。據(jù)有關(guān)人員介紹，利用自然能源的航路標記設(shè)施最終要達到80％。

在自然能源的利用中，最多的是太陽能發(fā)電，其次就是浪力發(fā)電。浪力發(fā)電的原理是，將波浪或浪濤造成的海面上下波動轉(zhuǎn)換成氣壓，然后，利用氣壓的力量來推動渦輪機發(fā)電。第一臺浪力發(fā)電機組是1965年投入使用的，它用于為大阪灣海面上的浮燈標供電。

在“以海洋能源來保護大海的安全”的宗旨下，2002年，海上保安廳還引進了使用潮流發(fā)電的浮燈標。所謂潮流發(fā)電，是利用海潮水流推動渦輪機來進行發(fā)電。這些利用自然能源進行發(fā)電的裝置，缺點在于發(fā)電量受氣候影響的左右。為了保證更加穩(wěn)定的電力供應，海上保安廳正在研究太陽能發(fā)電與浪力發(fā)電的并用，夏季經(jīng)常是陽光強烈但海面平靜，這時就以太陽能發(fā)電為主；而冬季，因天氣陰沉且海濤洶涌的日子較多，所以則以浪力發(fā)電為主。

二、海洋溫差發(fā)電

所謂海洋溫差發(fā)電，是利用大海表層與深層的溫差來生電。其方法是，用表層梅水對沸點較低的氨水進行熱化，并使之蒸發(fā)，用其蒸汽來推動渦輪機。然后，用冰冷的深層海水對蒸汽進行冷卻，使之還原為氨水，如此周而復始。

在海洋里有利用潛能更大的“溫差”。海水是越到深處越冷，在低緯度地區(qū)，海面以下1000米處和接近海面之間的溫差能達到20一15℃。

19世紀就有人考慮利用海水的溫差發(fā)電。但是從海中取水需要消耗能源。如果發(fā)出的電不能大大超過取水所使用的能源，那么發(fā)電就沒有任何意義—在這種情況下，日本佐賀大學海洋能源研究中心的上原春男教授從1973年著手開發(fā)，經(jīng)過長期反復摸索，1994年成功地發(fā)明出一種高效熱交換機，被稱為“上原循環(huán)”的新方式。其基本原理是氨和水的混合物。通過把兩個循環(huán)系統(tǒng)聯(lián)結(jié)起來，大大提高了效率。

佐賀大學海洋能源研究中心在2002年被“21世紀COH計劃”選中后，在2003年建成了新的實驗據(jù)點一—伊萬里附屬設(shè)施。目前正在利用30千瓦的發(fā)電裝置進行實證性實驗。

如果再配上海水淡化裝置的話，在發(fā)電的同時能得到淡水和深層水。它們可以作為礦泉水來飲用。電解后還能得到燃料電池用的氫。富有養(yǎng)分的深層水回灌海洋后還能形成新的漁場。

上原教授說：“提取溶解在深層海水中的鈾和鋰用于原于能發(fā)電和制造電池也是一種用途。海洋溫差發(fā)電的很大優(yōu)點是不僅能發(fā)電，在經(jīng)濟上還能帶動很多相關(guān)產(chǎn)業(yè)?！?/p>

三、海風發(fā)電

2003年5月8日，日本國土交通省提出一項研究利用海風發(fā)電的計劃，作為對地球溫室效應采取的對策之一。該計劃首先將調(diào)查適合海上風力發(fā)電的港灣區(qū)域，防波堤保護的港灣區(qū)域是海上風力發(fā)電最佳選擇場所。其最大優(yōu)勢在于建設(shè)發(fā)電用的風車時，風車的支柱等基礎(chǔ)部分低于防波堤，靠防波堤來防御波風的侵蝕，其安全性高；而受風的風車部分，高出防波堤，并不妨礙所承受的海風風力。其次，選取適合海上風力發(fā)電的建設(shè)區(qū)域，選擇海風穩(wěn)定的海面，充分利用港灣的水域。計劃明年批準風力發(fā)電企業(yè)可利用的區(qū)域，以低息貸款的方式，大力扶持民營企業(yè)建設(shè)風力發(fā)電設(shè)施，促進風力能源的普及。