日本测试深海洋流涡轮机 以寻找新的可再生能源

日本确实拥有大量的海岸线，其领海面积高居世界第6，这使得基于海洋的替代能源想法特别有吸引力。潮流发电机--像目前在苏格兰奥克尼岛向电网输出电力的2兆瓦Orbital O2--可能提供可靠的基础负荷发电，但日本看到有很多航运交通经过具有适当潮汐潜力的地区，这个想法不太可能成功。

因此，日本公司IHI和新能源和工业技术开发组织（NEDO）一直在试验另一种可靠的能源，如果利用它，可能会提供特别可靠的能源：洋流。

与精心选择的潮汐流位置相比，洋流通常提供较慢的可驾驭流量。例如，O2可以在2.5-4.5米/秒的水速下提供其额定功率输出。另一方面，黑潮洋流的流速更像是1-2米/秒。但它是巨大的，在某些地方可达100公里（62英里）宽，而且据估计，在其最强点，即日本东南海岸，每秒可移动6500万立方米的水。

因此，有可能将大量的洋流涡轮机连接起来，共享输电线路，并从IHI估计的约205千兆瓦的能源中抽取一部分。自2011年以来，IHI和NEDO一直在研究这个机会，自2017年以来，这两家公司已经有一个小规模的100千瓦的潮汐发电机在测试中。

这个名为Kairyu的演示发电机被固定在海底，与Orbital O2非常相似。但是，当Orbital O2在海面下几米处利用水流，并随着潮汐转换方向时，Kairyu在海浪下保持稳定，大约50米（164英尺）。IHI表示，这并不是收集洋流能量的最有效的地方--靠近海面会更好，但该地区经历的台风条件可能导致海浪超过20米高，所以将它们保持在水下深处主要是出于安全考虑。

Kairyu的三个圆柱形浮筒中的每一个都有大约20米长，整个浮筒也有这么宽。外侧的两个浮筒采用可变螺距的双叶涡轮转子，直径为11米，设置为逆向旋转以平衡扭矩力。每个转子都旋转着一个50千瓦的发电机。

水压传感器让机器了解其深度，它能够通过浮力调整系统自主管理其位置。同样，电流速度传感器告知Kairyu关于叶片间距的决定，该决定被管理以获得最大的效率，其他位置传感器允许它使用浮筒后端的姿态控制装置控制其俯仰、偏航和滚动角度。在需要维护的地方，Kairyu只需提高其浮力并漂浮到水面，就可以在那里进行工作--因此它不需要像Orbital O2那样的铰接臂。

随着Kairyu在大约三年半的时间里成功测试，IHI说它希望将这东西扩大到2兆瓦，叶片大约40米长，以实现全面的生产版本，可以大量部署。据彭博社报道，IHI的目标是2030年，其预计海洋目前的能源价格将接近于日本太阳能价格的竞争力。事实上，该公司表示，随着其规模的扩大，它可能是一个强有力的解决方案，作为偏远岛屿的低成本能源来源。

关键是，而且永远是资金。如果这个东西在经济上能大规模运作，它可以提供一个非常可靠的绿色能源，可以为日本的去碳化努力做出巨大贡献。在日本，太阳能通常以15%的容量系数运行--也就是说，在一年的时间里，它的发电量往往是在条件总是完美的情况下的15%--而陆上风能的容量系数约为29%，海流能源以70%的容量系数运行，这几乎与燃煤电厂80%的容量系数相当。

更重要的是，气候变化研究预测，随着地球变暖，黑潮洋流将变得更加强大，可能会在未来几十年提高这些设备的产量。无论如何，潜力是巨大的，这个项目代表了人类试图从大自然中提取能量的另一种巧妙的方式，并将不利后果降到最低。