日美法展开海水温差稳定发电研发竞争_10
编辑:admin
字号:A-A+
摘要:在日本,佐贺大学海洋能源研究中心和风险企业Xenesys多年来一直在推进相关研发。目前美国和法国也相继涉足该领域,现在正在争先恐后地制造验证设备,以夺取领先地位。 直到几年

  在日本,佐贺大学海洋能源研究中心和风险企业Xenesys多年来一直在推进相关研发。目前美国和法国也相继涉足该领域,现在正在争先恐后地制造验证设备,以夺取领先地位。

  直到几年前,海洋温差发电还只有日本在进行研发,但近两、三年来,美国和法国开始奋力追赶。我们希望比美国和法国提前实现实用化。

  Xenesys的冈村尽雄心勃勃地这样说道。

  Xenesys是全球唯一多年来一直在与佐贺大学海洋能源研究中心共同进行海洋温差发电研发的风险企业。

  水温温差在20度以上

  来自太阳的能源中约有7成被大海吸收,提高了表层海水的温度。在热带和亚热带地区,表层海水的温度甚至高达27~29度。另一方面,在深海缓慢循环的深层海水的温度在全球任何地方基本都相同,水深1000米处大约为5度。其温差在20度以上。利用表层水和深层水的温差进行发电,就是海洋温差发电。

  原理本身非常简单,与核电和火力发电相同。核电是在反应堆中使水沸腾,使用其蒸汽旋转涡轮发电。旋转涡轮之后的蒸汽利用海水冷却变为水,再次送回反应堆中。

  另一方面,海洋温差发电则是使用温暖的表层水加热沸点较低的氨等,使其沸腾,然后利用其蒸汽旋转涡轮。转动涡轮发电之后的蒸汽使用温度较低的深层海水进行冷却,变回液体氨。然后再次使用表层水使之沸腾并转动涡轮。

  海洋温差发电的动力源是无穷无尽的太阳能。因此,除了基本不排放二氧化碳之外,表层水和深层水的温差也基本不会受到季节、昼夜和气候的影响。也就是说,海洋温差发电与光伏发电和风力发电同样,都属于可再生能源,同时还是一种能够成为核心电力的可稳定供应电力。

  美法日竞相展开研发

  实际上,海洋温差发电拥有较长的历史,1881年法国人首先提出了这一原理。同样,在1930年,也是由法国化学家首次成功实现了海洋温差发电。之后,以第一次石油危机为契机,在法国之外,美国和日本也相继开始着手研发海洋温差发电。20世纪70年代,日本东京电力公司和九州电力公司进行了实证实验,成功实现了发电。不过,之后随着原油价格的下降以及能源政策的转变等,以日本为首,法国和美国也开始削减开发预算,研发热潮逐渐减弱。

  在这种情况下,有一个人仍在继续稳步推进研发,他就是佐贺大学原校长上原春男教授。

  上原教授以中小企业为对象,频繁举办技术研讨会。1995年,Xenesys创始人里见公直出席了上原教授的技术研讨会,对海洋温差发电产生了很大的兴趣。自那之后,里见就开始与上原教授共同进行海洋温差发电的研究。现在已经成为研发基地的佐贺大学海洋能源研究中心就是2003年由上原教授设置的。

  不过,受社会形势变化及相关技术日趋成熟等因素的影响,美国和法国分别在2008年和2009年重新开始大举进行海洋温差发电的研发。我们也不能落后,冈村脸上表情焦急地言道。

  那是因为海洋温差发电的设置场所极为有限。条件为表层水和深层水的温差在20度以上,而且水深1000米处位于距陆地不太遥远的地方。能满足这个条件的,在日本只有冲绳县和东京都的小笠原群岛。

  阿海珐拟与核电同步推进

  因此,冈村等计划首先在冲绳县进行采用,并以其实际业绩为基础,将发电设备打包销往海外。目标是与冲绳群岛南部相连的台湾地区、菲律宾、印度尼西亚以及南太平洋的岛屿。

  冈村说:虽然日本没有丰富的天然资源,但应该能够通过向这些国家和地区提供海洋温差发电设备,而成为清洁能源出口国。

  实际上,美国和法国目前也在开展同样的业务。因此,Xenesys希望无论如何也要领先于美国和法国实现实用化。

  特别是美国,洛克希德?马丁公司(Lockheed Martin)已经从美国国防部和能源部分别获得了相当于约10亿日元和约1亿日元的开发资金,目前正在推进关键技术的开发。预定今后在夏威夷海域建设10兆瓦的实证设备。

  另一方面,法国正在以原先为海军造船厂的DCNS公司为主体推进研究开发。DCNS公司在印度洋的法属留尼汪岛(Reunion )和塔希提岛等实施了业务可行性调查。与美国同样力争在2015年之前建设10兆瓦的实证设备。

  并且,2011年9月8日,以福岛第一核电站事故为契机而在日本也广为人知的核能相关企业法国阿海珐集团首席执行官(CEO)也对海洋温差发电表示了高度积极性。他表示,日本和法国都是天然资源贫乏的国家。日本想推进可再生能源,阿海珐集团也要在同一领域谋求发展。我们拥有在海洋温差发电方面占优势的技术,表现了与核电齐头并进的姿态。

  谁能率先先制造出实证设备?

  在这种情况下,日本新能源产业技术综合开发机构(NEDO)在2010年7月发行的《NEDO可再生能源技术白皮书》中,提出了海洋温差发电技术研发进程计划,表明将对实现实用化提供支援。并且,2011年10月19日,作为新能源产业技术综合开发机构关于新一代海洋能源发电技术研究开发的国家项目之一,采纳了佐贺大学等的海洋温差发电项目。以此为契机,拥有高性能涡轮技术的神户制钢所也正式加入等,为实现实用化加快了研发速度。

  目前在海洋温差发电领域,日本、美国和法国三个国家正竞相制造验证设备,以占据领先地位。不过我们希望通过充分利用日本优势的肚子展开方式实现差异化,冈村这样说道。

  其中之一就是通过组合利用深层水推进产业振兴。

  冈村等认为,海洋温差发电有两个市场。分别为陆地设置型和海上漂浮型。

  陆地设置型正如其名字一样,是将发电设备设置于陆地上,使汲取深层水的泵从陆地垂到深海中。每组设备的发电输出为1~10兆瓦,市场设想为南洋群岛和沿岸地区。

  另一方面,海上浮体型则是在海上设置发电设备,从此处将泵垂入深海中。所发电力通过水中设置的电缆,输送到需要用电的地方。每组设备的发电输出为10~100兆瓦,市场设想为热带及亚热带地区的大规模能源供应基地。

  超过50兆瓦后可达到商用电力水平

  美国和法国正致力于大规模海上浮体型电站研发。

  实际上,海洋温差发电面临的较大课题是,即便是实证设备也需要庞大的建设费用。该发电方法由于几乎不花费运行成本,可一年365天、每天24小时发电,且发电量基本固定,因此设备利用率较高。不过,初期费用方面,10兆瓦大约需要300亿日元,100兆瓦大约需要1000亿日元。

  另一方面,设备规模越大,发电成本越低,1兆瓦的设备每千瓦的发电成本为40~60日元,10兆瓦为15~25日元,50兆瓦为8~13日元。也就是说,设备规模超过50兆瓦之后便可达到与现在的商用电力相当的水平。因此,美国和法国从一开始就力争建设10兆瓦的设备。

  从目前的情况来看,虽然向连一台商用设备都未启用的技术投资几百亿日元的风险较高,但规模太小却会提高发电成本,正面临两难的局面。

  对虾和海葡萄

  对此,冈村等打算在陆地设置型和海上浮体型两方面同时开展业务。理由是陆地设置型在发电和利用深层水的商务方面有前途。

  日本全国大约有20个海洋深层水设备,与海外相比在数量上占绝对优势。拥有许多与充分利用深层水有关的经验、知识及技术,可将其作为优势充分加以利用。

  例如,冲绳县的久米岛是日本最大的深层水取水地,通过利用深层水,拥有两种在日本市场份额居首的水产品对虾和海葡萄。

  通过使用与表层水相比、细菌数非常少的深层水,成功生产出了无病毒的对虾幼虾。并且,适宜生长温度为25度左右的海葡萄如果温度过高,品质会下降,通过利用温度较低的深层水控制水温,即使在夏季也可提供高品质的海葡萄。

  冰冷的深层水还可应用于农业及建筑的冷气设备。在冲绳,夏季叶类蔬菜价格会暴涨。这是因为气温过高便无法进行栽培。因此,久米岛目前开始研究利用深层水降低土壤温度,栽培菠菜、卷心菜和西红柿等,并取得了较大的成果。

  另外,塔希提波拉波拉岛(Bora Bora)洲际大酒店也通过将汲取的深层水用于冷气设备和温泉,成功使冷气设备用电量削减了8成。

  期待通过换热器实现差异化

  冈村这样说道:由于需要将用于柴油发电的柴油从远方运过来,所以孤岛的电费高,二氧化碳排放量也较多。并且,在像塔希提岛这样的度假胜地,需要同时确保便利性、舒适性以及环保。从这个角度来说,使用深层水的冷气设备符合南洋群岛的需求。

  如此这样,除了绿色能源供应外,冈村等还打算通过复合利用深层水推进产业振兴,向南太平洋群岛提供绿色基础设施。

  目前,在技术面期待通过开发高性能换热器实现差异化。

  现在,用于海洋温差发电的换热器分别有板式和管壳式,Xenesys将采用板式,美国和法国将采用管壳式。

  板式是由几层导热性较高的钛板叠加,使海水和氨在其间流动。而管壳式则是将管放入较大的容器中,使海水在管中流动。美国打算使用铝管。这是因为,虽然铝与钛相比导热性较低,也不耐盐,与板式相比性能稍逊色,但可削减初期费用。

  可集全日本之力进行提供

  与之相对,冈村等选择了采用性能更高、耐久性较高的换热器的战略。这是因为,日本企业几乎拥有所有板式使用的钛板冲压加工技术。该战略就是充分利用这些技术,开发出最适合海洋温差发电的高性能换热器。

  冈村说:我认为,能够集全日本之力提供配备高性能换热器的海洋温差发电设备,将成为我们的优势。

  今后,Xenesys等将继续推进开发,以实现新能源产业技术综合开发机构提出的到2015年之前启用1兆瓦,2020年之前启用10兆瓦,2030年之前启用50兆瓦的商用设备,并在国内推广的目标。

  计划首先到2015年之前,在久米岛实施1兆瓦设备的实证试验,之后向宫古岛、石垣岛等岛屿水平推广。当然还将积极向南太平洋诸国开展业务。在不久的将来,海洋温差发电或许会成为南方岛屿不可或缺的设备。

作者:admin 来源:未知 发布于2019-09-11 15:12
本文版权归原作者所有 转载请注明出处 收藏:
您可能喜欢的文章
热门阅读