在深海當中,有個能量的來源,跟其他人相當不一樣。為了要挖掘它,日本工程師們打造了一個真正的海怪,一台能夠忍受最強勁的洋流的機器,來將洋流轉成幾乎無限制的電力來源。

驚人的設備原型

現在單純被稱為 IHI 公司(IHI Corporation)的石川島播磨重工業(Ishikawajima-Harima Heavy Industries)已經花了超過 10 年修補這項科技,並在 2017 年與新能源產業技術綜合開發機構(New Energy and Industrial Technology Development Organization,NEDO)合作,來將它們的設計進行測試。

在二月、日本西南方海灣的海水中,研究團隊達成了一個巨大的里程碑,成功地完成了 3 年半的現場測試。

這台 330 噸的機器原型被稱作「海流」(Kairyu)。它的結構包含了 20 公尺長的機身,兩側配有一對相似尺寸的汽缸,每一個都裝載了一個連接到 11 公尺長渦輪葉片的發電系統。當用錨纜與電纜線接該設備栓到海床上時,它可以自己來定位,找到最有效率的位置,從深海洋流的推力來發電,並將其通到電網中。

核電以外的方案

日本是一個重度倚賴進口化石燃料,來產生大量能源的國家。隨著 2011 年福島核災,大眾對核電的情緒惡化之下,日本開始有動力使用其科技實力,來利用可再生能源。

不幸地是,多山的日本半島難以提供廣泛的風力的發電機或者大範圍的太陽能板。由於處在一個遠離鄰近國家的位置,也比較少機會能夠藉由能源貿易,來平衡再生能源的波動。

不過,這個國家確實擁有廣闊的沿海水域。在東邊,海洋迴旋在北太平洋環流(North Pacific gyre)的威力之下。在環流遇到日本之處,形成了相當強的洋流,稱為黑潮(Kuroshio current)。

IHI 估計,如果洋流中的能量能夠被運用的話,就很有可能能夠產生約 205 GW 的電力。IHI 宣稱,這樣的能量大概等同於目前日本所生產的能量。

不過,海洋波濤洶湧的運動中所蘊含的大量能量,也是讓它如此難以作為能量來源的原因。流動最快的水體位於表面,也剛好是颱風很容易摧毀發電廠之處。

測試結果

「海流」被設計成能夠在海平面 50 公尺下盤旋,而隨著它浮向表面,產生的阻力為渦輪葉片提供了所需的扭矩。每個渦輪葉片也在相反的方向旋轉,讓設施相對地穩定。

在 2-4 節的水流當中(約每秒 1-2 公尺),研究人員發現,海流能夠大量生產總共 100 KW 的能量。與平均一台離岸風力發電機所創造的 3.6 MW 的能量相比,這可能看起來只是小火花。但是在成功展示出,「海流」能夠忍受大自然丟給它的威力後,它可能不久後就會有一台怪物般大小的姊妹機台,能擺動 20 公尺長的渦輪機,來產生更可觀的 2 MW 的能量。

如果一切都照著計劃的話,那在下個十年的某個時候,我們可能就會看到發電機農場,將電力輸至電網中。至於「海流」設備是否真的能夠規模化,還有待觀察。

未來展望

雖然說,許多人都對這種相對運用較少的儲備再生能源很感興趣,但是要從開放海域的潮汐、海浪、以及洋流中擰出能量來,通常都是失敗的。昂貴工程成本、環境限制、沿海區域要接近電網……所有各種挑戰都需要先被克服,來完成這類的計畫。

但是,如果 IHI 公司能夠克服這些困難,就能夠獲得如怪獸般大量的益處,讓海洋能量有潛力地提供日本所需能量的 40% 到 70%。

隨著材料科學的進步,以及更加了解海洋環境,總有一天,會有人能夠克服這一些問題,來好好運用海洋能供給的廣大能量。

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參考資料:

  1. McRae. M., (2022, June 10). Japan Is Dropping a Gargantuan Turbine into The Ocean to Harness ‘Limitless’ Energy. ScienceAlert
  2. 圖片來源:https://www.sciencealert.com/japan-s-dropping-a-kaiju-sized-turbine-into-the-ocean-to-fish-for-limitless-energy(圖:IHI Corp./NEDO)
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