东京工业大学的高木泰士教授等人组成的研究团队通过计算机模拟证明,可以在日本的港口设置利用潮汐能发电的防潮堤。在估算了日本各地港口的发电量后发现,濑户内海的2个港口的发电量足以为约100户普通家庭供电。今后将与有关地方政府进行沟通协调,以投入实际使用。
拟建的可动式防潮堤的墙壁可以上下收放(供图:东京工业大学高木教授)
防潮堤可以阻止海啸和台风引起的风暴潮。然而,在地面上建设高墙式的防潮堤会使船只难以停靠,并且破坏景观。难以获得周边民众的理解,建设工作往往难以推进。
对此,高木教授将研究重点放在可动式防潮堤,将其安装在海上并由电力驱动。平时为方便船只通行收藏在水下,发生风暴潮或海啸等紧急情况时,防潮堤的一部分就会向上推出,形成一堵墙壁。
全国56个港口发电量的估算结果。濑户内海和九州等预估会受到南海海槽地震引发海啸影响的地区发电量较大(供图:东京工业大学高木教授)
研究人员考虑在该可动式防潮堤使用的墙壁上留出多个约30厘米的狭窄缝隙,并在缝隙中安装涡轮机发电。利用防潮堤墙体两侧的潮位差产生的海流驱动涡轮机发电,是利用潮汐涨落发电的一种。
在计算机上进行流体模拟后发现,即使将涡轮机安装得很密集,也不太可能造成干扰,并且可以产生大量电力。
另外,在陆地高处安装蓄电池储存电力并提供防潮堤墙体收放所需的电力。由于是家用发电,因此即使在地震导致停电的情况下也可以收放防潮堤。
研究人员还计算了在日本全国56个港口设置该防潮堤、且每天发电8小时的发电量。结果表明,位于冈山县仓敷市的水岛港和广岛县福山市的福山港的日发电量突破了1兆(=100万)瓦时(MWh)。名古屋港和冲绳县的那霸港也突破了0.5兆瓦时,相当于50户家庭的用电量。达到能够自行获取升降防潮堤所需的电力的水平。
预估会受到南海海槽地震引起的海啸影响的濑户内和九州地方的发电量尤其高。今后将向当地政府官员等宣传有望兼具防灾和发电功能的好处。
不同地点的结果之所以不同,是因为发电量受到潮差和港口规模等地理特征的影响。研究表明,一些港口可通过增大涡轮机的尺寸或延长浮出水面的时间来增加发电量。
利用潮汐涨落的发电站已在法国兰斯和韩国始华湖实现商业化。这些地区潮差较大,可达5~8米,因此发电量也较大。而日本的平均潮差仅为1~2米,发电站很难独立实现商业化。所以日本的潮汐发电应与防潮堤相结合从而实现商业化。
日文:土屋丈太、《日经产业新闻》、2023/11/17
中文:JST客观日本编辑部