東京工業大學的高木泰士教授等人組成的研究團隊透過電腦模擬證明,可以在日本的港口設置利用潮汐能發電的防潮堤。在估算了日本各地港口的發電量後發現,瀨戶內海的2個港口的發電量足以爲約100戶普通家庭供電。今後將與有關地方政府進行溝通協調,以投入實際使用。
擬建的可動式防潮堤的牆壁可以上下收放(供圖:東京工業大學高木教授)
防潮堤可以阻止海嘯和颱風引起的暴風潮。然而,在地面上建設高牆式的防潮堤會使船隻難以停靠,並且破壞地景。難以獲得周邊民衆的理解,建設工作往往難以推進。
對此,高木教授將研究重點放在可動式防潮堤,將其安裝在海上並由電力驅動。平時爲方便船隻通行收藏在水下,發生暴風潮或海嘯等緊急情況時,防潮堤的一部分就會向上推出,形成一堵牆壁。
全國56個港口發電量的估算結果。瀨戶內海和九州等預估會受到南海海槽地面震動引發海嘯影響的地區發電量較大(供圖:東京工業大學高木教授)
研究人員考慮在該可動式防潮堤使用的牆壁上留出多個約30釐米的狹窄縫隙,並在縫隙中安裝渦輪機發電。利用防潮堤牆體兩側的潮位差產生的海流驅動渦輪機發電,是利用潮汐漲落髮電的一種。
在電腦上進行流體類比後發現,即使將渦輪機安裝得很密集,也不太可能造成干擾,並且可以產生大量電力。
另外,在陸地高處安裝蓄電池儲存電力並提供防潮堤牆體收放所需的電力。由於是家用發電,因此即使在地面震動導致停電的情況下也可以收放防潮堤。
研究人員還計算了在日本全國56個港口設置該防潮堤、且每天發電8小時的發電量。結果表明,位於岡山縣倉敷市的水島港和廣島縣福山市的福山港的日發電量突破了1兆(=100萬)瓦時(MWh)。名古屋港和沖繩縣的那霸港也突破了0.5兆瓦時,相當於50戶家庭的用電量。達到能夠自行獲取升降防潮堤所需的電力的水平。
預估會受到南海海槽地面震動引起的海嘯影響的瀨戶内和九州地方的發電量尤其高。今後將向當地政府官員等宣傳有望兼具防災和發電功能的好處。
不同地點的結果之所以不同,是因爲發電量受到潮差和港口規模等地理特徵的影響。研究表明,一些港口可透過增大渦輪機的尺寸或延長浮出水面的時間來增加發電量。
利用潮汐漲落的電廠已在法國蘭斯和韓國始華湖實施商業化。這些地區潮差較大,可達5~8米,因此發電量也較大。而日本的平均潮差僅爲1~2米,電廠很難獨立實施商業化。所以日本的潮汐發電應與防潮堤相結合從而實施商業化。
日文:土屋丈太、《日經產業新聞》、2023/11/17
中文:JST客觀日本編輯部