海水溫差穩定發電，日美法展開研發競爭

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【日經BP社報導】利用海水溫差發電與光伏發電和風力發電同樣，都屬於再生能源，同時還是一種能夠成為核心電力的可穩定供應電力。因此對其關注驟然升溫。

在日本，佐賀大學海洋能源研究中心和風險企業Xenesys多年來一直在推進相關研發。目前美國和法國也相繼涉足該領域，現在正在爭先恐後地製造驗證設備，以奪取領先地位。

Xenesys工程集團的岡村盡

「直到幾年前，海洋溫差發電還只有日本在進行研發，但近兩、三年來，美國和法國開始奮力追趕。我們希望比美國和法國提前實現實用化。」  

Xenesys的岡村盡雄心勃勃地這樣說道。  

Xenesys是全球唯一多年來一直在與佐賀大學海洋能源研究中心共同進行海洋溫差發電研發的風險企業。

水溫溫差在20度以上  

來自太陽的能源中約有7成被大海吸收，提高了表層海水的溫度。在熱帶和亞熱帶地區，表層海水的溫度甚至高達27～29度。另一方面，在深海緩慢迴圈的深層海水的溫度在全球任何地方基本都相同，水深1000米處大約為5度。其溫差在20度以上。利用表層水和深層水的溫差進行發電，就是海洋溫差發電。

原理本身非常簡單，與核電和火力發電相同。核電是在反應爐中使水沸騰，使用其蒸汽旋轉渦輪發電。旋轉渦輪之後的蒸汽利用海水冷卻變為水，再次送回反應爐中。  

另一方面，海洋溫差發電則是使用溫暖的表層水加熱沸點較低的氨等，使其沸騰，然後利用其蒸汽旋轉渦輪。轉動渦輪發電之後的蒸汽使用溫度較低的深層海水進行冷卻，變回液體氨。然後再次使用表層水使之沸騰並轉動渦輪。

海洋溫差發電的動力源是無窮無盡的太陽能。因此，除了基本不排放二氧化碳之外，表層水和深層水的溫差也基本不會受到季節、晝夜和氣候的影響。也就是說，海洋溫差發電與光伏發電和風力發電同樣，都屬於再生能源，同時還是一種能夠成為核心電力的可穩定供應電力。

美法日競相展開研發

實際上，海洋溫差發電擁有較長的歷史，1881年法國人首先提出了這一原理。同樣，在1930年，也是由法國化學家首次成功實現了海洋溫差發電。之後，以第一次石油危機為契機，在法國之外，美國和日本也相繼開始著手研發海洋溫差發電。20世紀70年代，日本東京電力公司和九州電力公司進行了實證實驗，成功實現了發電。不過，之後隨著原油價格的下降以及能源政策的轉變等，以日本為首，法國和美國也開始削減開發預算，研發熱潮逐漸減弱。

在這種情況下，有一個人仍在繼續穩步推進研發，他就是佐賀大學原校長上原春男教授。

上原教授以中小企業為對象，頻繁舉辦技術研討會。1995年，Xenesys創始人裏見公直出席了上原教授的技術研討會，對海洋溫差發電產生了很大的興趣。自那之後，裏見就開始與上原教授共同進行海洋溫差發電的研究。現在已經成為研發基地的佐賀大學海洋能源研究中心就是2003年由上原教授設置的。

「不過，受社會形勢變化及相關技術日趨成熟等因素的影響，美國和法國分別在2008年和2009年重新開始大舉進行海洋溫差發電的研發。我們也不能落後」，岡村臉上表情焦急地言道。  

    是因為海洋溫差發電的設置場所極為有限。條件為表層水和深層水的溫差在20度以上，而且水深1000米處位於距陸地不太遙遠的地方。能滿足這個條件的，在日本只有沖繩縣和東京都的小笠原群島。

阿海琺擬與核電同步推進

因此，岡村等計劃首先在沖繩縣進行採用，並以其實際業績為基礎，將發電設備打包銷往海外。目標是與沖繩群島南部相連的台灣地區、菲律賓、印度尼西亞以及南太平洋的島嶼。

岡村說：「雖然日本沒有豐富的天然資源，但應該能夠通過向這些國家和地區提供海洋溫差發電設備，而成為綠色能源出口國。」

實際上，美國和法國目前也在開展同樣的業務。因此，Xenesys希望無論如何也要領先於美國和法國實現實用化。

特別是美國，洛克希德�*馬丁公司（Lockheed Martin）已經從美國國防部和能源部分別獲得了相當於約10億日元和約1億日元的開發資金，目前正在推進關鍵技術的開發。預定今後在夏威夷海域建設10兆瓦的實證設備。

另一方面，法國正在以原先為海軍造船廠的DCNS公司為主體推進研究開發。DCNS公司在印度洋的法屬留尼汪島（Reunion )和塔希提島等實施了業務可行性調查。與美國同樣力爭在2015年之前建設10兆瓦的實證設備。

並且，2011年9月8日，以福島第一核電站事故為契機而在日本也廣為人知的核能相關企業法國阿海琺集團首席執行官（CEO）也對海洋溫差發電錶示了高度積極性。他表示，「日本和法國都是天然資源貧乏的國家。日本想推進再生能源，阿海琺集團也要在同一領域謀求發展。我們擁有在海洋溫差發電方面佔優勢的技術」，表現了與核電齊頭並進的姿態。

誰能率先先製造出實證設備？

在這種情況下，日本新能源產業技術綜合開發機構（NEDO）在2010年7月發行的《NEDO再生能源技術白皮書》中，提出了海洋溫差發電技術研發進程計劃，表明將對實現實用化提供支援。並且，2011年10月19日，作為新能源產業技術綜合開發機構關於「新一代海洋能源發電技術研究開發」的國家計畫之一，採納了佐賀大學等的海洋溫差發電項目。以此為契機，擁有高性能渦輪技術的神戶製鋼所也正式加入等，為實現實用化加快了研發速度。

「目前在海洋溫差發電領域，日本、美國和法國三個國家正競相製造驗證設備，以佔據領先地位。不過我們希望通過充分利用日本優勢的肚子展開方式實現差異化」，岡村這樣說道。

其中之一就是通過組合利用深層水推進產業振興。  

岡村等認為，海洋溫差發電有兩個市場。分別為「陸地設置型」和「海上漂浮型」。

海洋溫差發電包括「陸地設置型」（左）和「海上漂浮型」             （出處＝左：海洋溫差發電研究會資料，右："Concept Design for Offshore DOW Platform as Infra-Structure of Isolated Island", ASME OMAE2011, Jan.,2011, K.Ouchi, S.Jitsuhara, T.Watanabe）（點擊放大）

陸地設置型正如其名字一樣，是將發電設備設置於陸地上，使汲取深層水的泵從陸地垂到深海中。每組設備的發電輸出為1～10兆瓦，市場設想為南洋群島和沿岸地區。

另一方面，海上浮體型則是在海上設置發電設備，從此處將泵垂入深海中。所發電力通過水中設置的電纜，輸送到需要用電的地方。每組設備的發電輸出為10～100兆瓦，市場設想為熱帶及亞熱帶地區的大規模能源供應基地。


超過50兆瓦後可達到商用電力水準

美國和法國正致力於大規模海上浮體型電站研發。  

實際上，海洋溫差發電面臨的較大課題是，即便是實證設備也需要龐大的建設費用。該發電方法由於幾乎不花費運行成本，可一年365天、每天24小時發電，且發電量基本固定，因此設備利用率較高。不過，初期費用方面，10兆瓦大約需要300億日元，100兆瓦大約需要1000億日元。

另一方面，設備規模越大，發電成本越低，1兆瓦的設備每千瓦的發電成本為40～60日元，10兆瓦為15～25日元，50兆瓦為8～13日元。也就是說，設備規模超過50兆瓦之後便可達到與現在的商用電力相當的水準。因此，美國和法國從一開始就力爭建設10兆瓦的設備。

從目前的情況來看，雖然向連一台商用設備都未啟用的技術投資幾百億日元的風險較高，但規模太小卻會提高發電成本，正面臨兩難的局面。

對蝦和海葡萄

對此，岡村等打算在陸地設置型和海上浮體型兩方面同時開展業務。理由是陸地設置型在發電和利用深層水的商務方面有前途。

日本全國大約有20個海洋深層水設備，與海外相比在數量上佔絕對優勢。擁有許多與充分利用深層水有關的經驗、知識及技術，可將其作為優勢充分加以利用。

例如，沖繩縣的久米島是日本最大的深層水取水地，通過利用深層水，擁有兩種在日本市場佔有率居首的水產品——對蝦和海葡萄。

通過使用與表層水相比、細菌數非常少的深層水，成功生產出了無病毒的對蝦幼蝦。並且，適宜生長溫度為25度左右的海葡萄如果溫度過高，品質會下降，通過利用溫度較低的深層水控制水溫，即使在夏季也可提供高品質的海葡萄。

冰冷的深層水還可應用於農業及建築的冷氣設備。在沖繩，夏季葉類蔬菜價格會暴漲。這是因為氣溫過高便無法進行栽培。因此，久米島目前開始研究利用深層水降低土壤溫度，栽培菠菜、卷心菜和番茄等，並取得了較大的成果。

另外，塔希提波拉波拉島(Bora Bora)洲際大酒店也通過將汲取的深層水用於冷氣設備和溫泉，成功使冷氣設備用電量削減了8成。  

期待通過換熱器實現差異化

岡村這樣說道：「由於需要將用於柴油發電的柴油從遠方運過來，所以孤島的電費高，二氧化碳排放量也較多。並且，在像塔希提島這樣的度假勝地，需要同時確保便利性、舒適性以及環保。從這個角度來說，使用深層水的冷氣設備符合南洋群島的需求。」

如此這樣，除了綠色能源供應外，岡村等還打算通過複合利用深層水推進產業振興，向南太平洋群島提供綠色基礎設施。

目前，在技術面期待通過開發高性能「換熱器」實現差異化。  

現在，用於海洋溫差發電的換熱器分別有板式和管殼式，Xenesys將採用板式，美國和法國將採用管殼式。  

板式是由幾層導熱性較高的鈦板疊加，使海水和氨在其間流動。而管殼式則是將管放入較大的容器中，使海水在管中流動。美國打算使用鋁管。這是因為，雖然鋁與鈦相比導熱性較低，也不耐鹽，與板式相比性能稍遜色，但可削減初期費用。

可集全日本之力進行提供

與之相對，岡村等選擇了採用性能更高、耐久性較高的換熱器的戰略。這是因為，日本企業幾乎擁有所有板式使用的鈦板沖壓加工技術。該戰略就是充分利用這些技術，開發出最適合海洋溫差發電的高性能換熱器。

岡村說：「我認為，能夠集全日本之力提供配備高性能換熱器的海洋溫差發電設備，將成為我們的優勢。」

今後，Xenesys等將繼續推進開發，以實現新能源產業技術綜合開發機構提出的「到2015年之前啟用1兆瓦，2020年之前啟用10兆瓦，2030年之前啟用50兆瓦的商用設備，並在國內推廣」的目標。

計劃首先到2015年之前，在久米島實施1兆瓦設備的實證試驗，之後向宮古島、石垣島等島嶼水準推廣。當然還將積極向南太平洋諸國開展業務。在不久的將來，海洋溫差發電或許會成為南方島嶼不可或缺的設備。（《日經商務在線》特約撰稿人：山田久美）【日經能源環境網】

http://big5.nikkeibp.com.cn/eco/m/2799-20120518.html?ref=ML&start=4

要水深1000米{:soembrass:}中國沿岸不適用.