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浮子、防波堤、螺旋槳風箏——嶄新的海洋能源技術競相登場
開發潮汐能、潮流及海流等海洋能源的實證實驗將從2013年陸續開始實施。
對於擁有廣闊海域的日本而言，海洋能源作為再生能源的「王牌」而備受期待。
可以稱作再生能源「第二步措施」、「第三步措施」的技術開發在取得進展。那就是使用潮汐能及潮流等海洋能源進行發電。
2013年，日本陸續開始實施旨在實現實用化的實證項目。為了潮汐能、潮流及海流發電等的研究開發，政府于2012年度劃撥了21億日元預算，2013年度劃撥38億日元。起主導作用的，是由首相直接領導的綜合海洋政策本部。2012年5月公佈的《關於促進利用海洋再生能源的今後工作方針》指出，在海上風力等之外，還要建立完善相關環境，使潮汐能、潮流及海流等海洋能源「也成為日本能源供應源之一」。
日本新能源產業技術綜合開發機構（NEDO）的「海洋能源技術研究開發」 正以從2011年度到2015年度的五年計劃，推進研究開發利用潮汐能、潮流及海流等海洋能源進行發電。2012年度結束了可行性調查，計劃從2013年度開始，在實際海域進行實證實驗。
目前的目標是，在2015年度使發電成本降到1千瓦時40日元以下，力爭在2020年降至20日元以下。據日本政府估算，2010年的百萬瓦級太陽能發電成本為30.1到45.8日元。如果能夠低於40日元，便可成為再生能源固定價格收購制度（FIT）的對象電源。日本環境省提出的目標是，在2030年之前，採用100萬到150萬千瓦海洋能源發電，這相當於1座核電機組。
潮汐能可相當於5座核電機組
NEDO的調查結果顯示，日本的潮汐能能源約為2億千瓦。即便是目前的技術水準，也能夠利用其中539萬千瓦，大約相當於5座核電機組所發的電力。
三井造船公司正在與開發潮汐能發電裝置的美國海洋發電科技公司（Ocean Power Technologies，OPT）合作，共同開發使用隨著海浪上下浮動的浮子進行發電的裝置。方法是，將用電纜固定於海底的浮子與隨海浪上下浮動的浮子之間的動能差作為能源提取出來。三井造船目前正在研發人工製造海浪的造波裝置，將應用這一造波及消波技術。
實驗中，利用大小相當於實際設備16分之1的裝置，實現了26％的能源轉換效率。三井造船業務開發本部副本部長大橋弘隆預測稱：「通過減少機械部分的能量損失，同時追加可增大上下浮動幅度的機構，能夠使發電效率達到35%到45％。」OPT製造的浮子重量為245噸，利用3根纜繩固定在海底，將對之進行改進，通過把重量削減至164噸，並採用1根電纜固定，以圖削減成本。
目前的目標是，在2015年度內開發出經過改良的、輸出為80千瓦的浮子。希望將1千瓦的發電成本控制在30日元左右。計劃在伊豆群島的神津島周圍進行實證實驗，目前正在與東京都政府及當地有關方面進行協商。
應用波浪計及防波堤
日立造船公司正在與神戶大學設立的風險企業Jairo Dynamics公司共同進行研發，力爭使採用「陀螺方式」的潮汐能發電裝置實現實用化。具體方法是，使圓盤狀物體（陀螺）在浮于海中的裝置內旋轉，將隨著海浪運動而產生的傾斜轉變為旋轉運動，以之轉動發電機。這本來是為向波浪計及海嘯測量儀供電而進行研發的技術，不過現在認為還可應用於發電系統。由於陀螺不與海水接觸，因此其優點在於可減少機械性損傷。另一方面，旋轉圓盤需要使用電力。
實驗水準方面，目前已經實現最大45千瓦的輸出功率。今後的實證實驗力爭實現100千瓦的輸出，以及25％的設備利用率。計劃將來建立設置多臺100千瓦級發電裝置的兆瓦級發電場。
預定在靜岡縣石廊崎進行實證實驗，目前正在與當地南伊豆漁業合作社商討設置發電系統的場所等。日立造船機械及基礎設施本部鋼結構業務組海洋項目部部長松下泰弘說：「我們希望通過將所發電力供應給當地人，將裝置維護業務委託給漁業合作社等，建立將利益返還給當地的體制。」
三菱重工的子公司、從事防波堤設計及開發業務的三菱重工鋼結構工程公司正在開發充分利用防波堤的發電系統。其原理是：首先，在防波堤面海一側設置中空結構物，海浪進入結構物，其內部空氣便會被壓縮，從較小的氣孔中排出，海浪後退時則相反，這樣利用空氣的進出所產生的能量旋轉渦輪機進行發電。從1987年到1999年，原日本運輸省（現國土交通省）對該方式進行了實證實驗，結果得知1千瓦的發電成本在100日元以上，因此未能實現實用化。
於是三菱重工鋼結構工程公司改進結構物的形狀，提高了發電效率。通過在海浪進入部分設置「分割牆「（Projecting Wall），提高了能源轉換效率。並且還通過採用高效渦輪機，獲得了相當於原先2倍以上的發電量。
據估算，要實現1千瓦40日元的發電單價，需要將發電裝置的成本控制在4億日元以內。橋樑事業本部技術統管部技術組部長代理木原一禎稱：「由於無需將裝置設置於海上，因此與其他方式相比，設置及維護成本較低，這是其優點所在。」
將船舶技術應用於發電裝置
潮汐能發電是利用海浪的運動進行發電，而利用漲潮退潮形成的「潮流」，以及黑潮等「海流」的發電技術開發也在取得進展。
川崎重工業公司從2010年開始，在開發利用潮流的發電裝置。潮汐能發電的發電量會受到風力的影響，但潮流的特點是，不易受到氣候和天氣的影響，發電量較為穩定。
具體方法是，在水深50米的海中設置葉片直徑為18米的發電裝置，利用潮流旋轉螺旋槳。就像在海中設置風力發電裝置一樣。配合隨著漲退潮而變化的海流方向改變螺旋槳方向。該機構採用了用於控制船舶姿勢的迴旋式螺旋槳技術。川崎重工策劃本部新事業策劃部新事業策劃課長平松秀基說：「在防腐蝕及防止海洋生物附著的表面加工方面，也可充分利用造船技術。」該公司力爭在2014年度製造出1000千瓦的發電裝置。
風險企業NOVA ENERGY公司也在力爭實現潮流發電的商業化。開發出了利用水流旋轉發電的魚形發電機「金槍魚渦輪機」。其構想是，在固定於海底、高120米的浮體上，安裝4台長25米、直徑為17米的金槍魚渦輪機，總計產生2000千瓦的電力。預定於2013年2月開始在德島縣小鳴門海峽，利用10到20千瓦的發電機進行實證實驗。鈴木清美社長說：「要製造出2000千瓦的裝置，需要約15億日元的資金。我們希望能在造船公司的協助下實現這一構想。」
成為替代核電的基礎電源
IHI公司、東芝公司、東京大學及三井物產戰略研究所組成的研究小組計劃利用流經日本沿岸的黑潮進行發電。方法是將旋轉螺旋槳的發電裝置固定於海底，就像是在海中放螺旋槳風箏。黑潮整年流勢較為穩定，有望實現70％以上的設備利用率，這是該方法的優點所在。
不過，該技術在全球尚無開發前例，需要開發在水深500米到1000米處進行設置、固定及維護等方面的技術。力爭在2020年，以每套12 億日元的成本製造輸出為2000千瓦的發電裝置。IHI船舶海洋技術開發部主任研究員長屋茂樹充滿期待地表示：「由於有望實現穩定輸出，因此如果得以實現，就可用作替代核電的基礎電源。」
日本綜合海洋政策本部于2012年5月制定了2013年度內在國內選定實證海域的方針。計劃在海中設置電力及通信電纜，構建易於在海上及海中進行實驗的環境。日本今後將舉全國之力對利用海洋能源發電發起挑戰。 （《日經環保》記者：半澤智）【日經能源環境網】
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