日本投入研發海水發電!福岡啟用亞洲首座「海水滲透發電廠」 目標2025淨零排放

本文經授權轉載自友站科技新報文/  黃 嬿  

資源匱乏的日本是液化天然氣、原油和煤炭的主要進口國,但隨著核能太陽能發電的成長,2025 年上半年化石燃料在日本電力供應中的比例降至歷史最低水準。

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恢復核能!日本能源政策180度轉彎

今年上半年,日本化石燃料電力供應在1月至6月期間首次跌至60%以下。同時,低碳電力供應,如核能和可再生能源占四成,達到十多年來的最高水平,主要是因為核電恢復運作。

做為脫碳計畫的一部分,日本的核能政策發生180度大轉變,並計劃在未來幾十年更依賴核電做為電力供應,目標到 2040 年,日本的電力供應預計將從目前的不到10%上升到20%。2011 年福島核災前,核能約占日本電力結構的30%。

在再生能源領域,自 2010 年以來,太陽能發電量增加25倍。過去 15 年,生物能源發電廠的發電量增加一倍多,風力發電廠的發電量也是如此。

離岸發電起步又太慢

近年來全球離岸風電產業環境充滿挑戰,日本也有自己的問題。日本計劃在 2030 年開發總容量為10吉瓦的離岸風電項目,到2040年開發總容量為30吉瓦至45吉瓦的離岸風電項目,但日本海上風能產業起步緩慢,且由於近海地形複雜,面臨巨大挑戰。

日本固定式底部風力渦輪機的近岸安裝位置有限,為了實現政府設定的 2040 年目標,必須開發浮動式風力發電技術,但到目前,日本只開發少數幾個小型近岸風電場,總裝置容量約為300兆瓦。 

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至今日本政府為離岸發電計畫已舉行三次招標,但在全球該行業面臨阻力、成本飆升和供應鏈延遲的情況下,主要開發商一直在延後日本項目,最近三菱集團決定退出三座風電場的建設。

押注海水滲透發電!福岡啟用亞洲第一座電廠

日本也在開發新的電力來源。最近在福岡正式啟用首座滲透發電廠,該設施的首要任務是為福岡的海水淡化廠供電,透過一種名為「滲透」的機制,讓海水成為可靠的再生能源。

在滲透發電廠的運作機制是透過一層特殊的薄膜,將淡水層和海水層隔開,海水層承受的壓力略大,一段時間後滲透作用會導致淡水流向海水層,以平衡半透膜兩側的鹽濃度,導致壓力升高,推動發電廠的渦輪機,進而發電。

太陽能或風能不同,滲透發電本質上是一種穩定的發電來源,可以全年每天24小時不間斷運作,專家認為,滲透法似乎提供一個簡單的替代方案,可以彌補化石燃料替代品的缺點。

日本也成為繼丹麥之後,世界上第二個押注滲透發電的國家。福岡發電廠預計每年發電量約88萬千瓦時,足以滿足約290戶日本家庭的用電需求。

技術仍有挑戰,目標:2025淨零排放

但這類發電廠仍有挑戰,雖然鹹水與淡水混合時會釋放能量,但在將兩股水流泵入發電廠的過程中,以及膜之間的摩擦損耗中,會損失大量能量,研究人員正在努力改進膜和泵技術,以最大限度減少這些問題。

日本 2030 年能源結構目標是將再生能源比重提高到36%,核能提升到20%,2040 年將火力發電降低到30~40%,2050 年達到淨零排放。

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