可以稱作可再生能源“第二步措施”、“第三步措施”的技術(shù)開發(fā)在取得進(jìn)展。那就是使用潮汐能及潮流等海洋能源進(jìn)行發(fā)電。
2013年，日本陸續(xù)開始實(shí)施旨在實(shí)現(xiàn)實(shí)用化的實(shí)證項(xiàng)目。為了潮汐能、潮流及海流發(fā)電等的研究開發(fā)，政府于2012年度劃撥了21億日元預(yù)算，2013年度劃撥38億日元。起主導(dǎo)作用的，是由首相直接領(lǐng)導(dǎo)的綜合海洋政策本部。2012年5月公布的《關(guān)于促進(jìn)利用海洋再生能源的今后工作方針》指出，在海上風(fēng)力等之外，還要建立完善相關(guān)環(huán)境，使潮汐能、潮流及海流等海洋能源“也成為日本能源供應(yīng)源之一”。
日本新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開發(fā)機(jī)構(gòu)（NEDO）的“海洋能源技術(shù)研究開發(fā)” 正以從2011年度到2015年度的五年計(jì)劃，推進(jìn)研究開發(fā)利用潮汐能、潮流及海流等海洋能源進(jìn)行發(fā)電。2012年度結(jié)束了可行性調(diào)查，計(jì)劃從2013年度開始，在實(shí)際海域進(jìn)行實(shí)證實(shí)驗(yàn)。
目前的目標(biāo)是，在2015年度使發(fā)電成本降到1千瓦時(shí)40日元以下，力爭(zhēng)在2020年降至20日元以下。據(jù)日本政府估算，2010年的百萬瓦級(jí)太陽能發(fā)電成本為30.1到45.8日元。如果能夠低于40日元，便可成為可再生能源固定價(jià)格收購制度（FIT）的對(duì)象電源。日本環(huán)境省提出的目標(biāo)是，在2030年之前，采用100萬到150萬千瓦海洋能源發(fā)電，這相當(dāng)于1座核電機(jī)組。
潮汐能可相當(dāng)于5座核電機(jī)組
NEDO的調(diào)查結(jié)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(shù)水平，也能夠利用其中539萬千瓦，大約相當(dāng)于5座核電機(jī)組所發(fā)的電力。
三井造船公司正在與開發(fā)潮汐能發(fā)電裝置的美國海洋發(fā)電科技公司（Ocean Power Technologies，OPT）合作，共同開發(fā)使用隨著海浪上下浮動(dòng)的浮子進(jìn)行發(fā)電的裝置。方法是，將用線纜固定于海底的浮子與隨海浪上下浮動(dòng)的浮子之間的動(dòng)能差作為能源提取出來。三井造船目前正在研發(fā)人工制造海浪的造波裝置，將應(yīng)用這一造波及消波技術(shù)。
實(shí)驗(yàn)中，利用大小相當(dāng)于實(shí)際設(shè)備16分之1的裝置，實(shí)現(xiàn)了26％的能源轉(zhuǎn)換效率。三井造船業(yè)務(wù)開發(fā)本部副本部長(zhǎng)大橋弘隆預(yù)測(cè)稱：“通過減少機(jī)械部分的能量損失，同時(shí)追加可增大上下浮動(dòng)幅度的機(jī)構(gòu)，能夠使發(fā)電效率達(dá)到35%到45％。”OPT制造的浮子重量為245噸，利用3根纜繩固定在海底，將對(duì)之進(jìn)行改進(jìn)，通過把重量削減至164噸，并采用1根線纜固定，以圖削減成本。
目前的目標(biāo)是，在2015年度內(nèi)開發(fā)出經(jīng)過改良的、輸出為80千瓦的浮子。希望將1千瓦的發(fā)電成本控制在30日元左右。計(jì)劃在伊豆群島的神津島周圍進(jìn)行實(shí)證實(shí)驗(yàn)，目前正在與東京都政府及當(dāng)?shù)赜嘘P(guān)方面進(jìn)行協(xié)商。
應(yīng)用波浪計(jì)及防波堤
日立造船公司正在與神戶大學(xué)設(shè)立的風(fēng)險(xiǎn)企業(yè)Jairo Dynamics公司共同進(jìn)行研發(fā)，力爭(zhēng)使采用“陀螺方式”的潮汐能發(fā)電裝置實(shí)現(xiàn)實(shí)用化。具體方法是，使圓盤狀物體（陀螺）在浮于海中的裝置內(nèi)旋轉(zhuǎn)，將隨著海浪運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的傾斜轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，以之轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)電機(jī)。這本來是為向波浪計(jì)及海嘯測(cè)量?jī)x供電而進(jìn)行研發(fā)的技術(shù)，不過現(xiàn)在認(rèn)為還可應(yīng)用于發(fā)電系統(tǒng)。由于陀螺不與海水接觸，因此其優(yōu)點(diǎn)在于可減少機(jī)械性損傷。另一方面，旋轉(zhuǎn)圓盤需要使用電力。
實(shí)驗(yàn)水平方面，目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)最大45千瓦的輸出功率。今后的實(shí)證實(shí)驗(yàn)力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)100千瓦的輸出，以及25％的設(shè)備利用率。計(jì)劃將來建立設(shè)置多臺(tái)100千瓦級(jí)發(fā)電裝置的兆瓦級(jí)發(fā)電場(chǎng)。
預(yù)定在靜岡縣石廊崎進(jìn)行實(shí)證實(shí)驗(yàn)，目前正在與當(dāng)?shù)啬弦炼節(jié)O業(yè)合作社商討設(shè)置發(fā)電系統(tǒng)的場(chǎng)所等。日立造船機(jī)械及基礎(chǔ)設(shè)施本部鋼結(jié)構(gòu)業(yè)務(wù)組海洋項(xiàng)目部部長(zhǎng)松下泰弘說：“我們希望通過將所發(fā)電力供應(yīng)給當(dāng)?shù)厝?，將裝置維護(hù)業(yè)務(wù)委托給漁業(yè)合作社等，建立將利益返還給當(dāng)?shù)氐捏w制。”
三菱重工的子公司、從事防波堤設(shè)計(jì)及開發(fā)業(yè)務(wù)的三菱重工鋼結(jié)構(gòu)工程公司正在開發(fā)充分利用防波堤的發(fā)電系統(tǒng)。其原理是：首先，在防波堤面海一側(cè)設(shè)置中空結(jié)構(gòu)物，海浪進(jìn)入結(jié)構(gòu)物，其內(nèi)部空氣便會(huì)被壓縮，從較小的氣孔中排出，海浪后退時(shí)則相反，這樣利用空氣的進(jìn)出所產(chǎn)生的能量旋轉(zhuǎn)渦輪機(jī)進(jìn)行發(fā)電。從1987年到1999年，原日本運(yùn)輸?。ìF(xiàn)國土交通?。?duì)該方式進(jìn)行了實(shí)證實(shí)驗(yàn)，結(jié)果得知1千瓦的發(fā)電成本在100日元以上，因此未能實(shí)現(xiàn)實(shí)用化。
于是三菱重工鋼結(jié)構(gòu)工程公司改進(jìn)結(jié)構(gòu)物的形狀，提高了發(fā)電效率。通過在海浪進(jìn)入部分設(shè)置“分割墻“（Projecting Wall），提高了能源轉(zhuǎn)換效率。并且還通過采用高效渦輪機(jī)，獲得了相當(dāng)于原先2倍以上的發(fā)電量。
據(jù)估算，要實(shí)現(xiàn)1千瓦40日元的發(fā)電單價(jià)，需要將發(fā)電裝置的成本控制在4億日元以內(nèi)。橋梁事業(yè)本部技術(shù)統(tǒng)管部技術(shù)組部長(zhǎng)代理木原一禎稱：“由于無需將裝置設(shè)置于海上，因此與其他方式相比，設(shè)置及維護(hù)成本較低，這是其優(yōu)點(diǎn)所在。”
將船舶技術(shù)應(yīng)用于發(fā)電裝置
潮汐能發(fā)電是利用海浪的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行發(fā)電，而利用漲潮退潮形成的“潮流”，以及黑潮等“海流”的發(fā)電技術(shù)開發(fā)也在取得進(jìn)展。
川崎重工業(yè)公司從2010年開始，在開發(fā)利用潮流的發(fā)電裝置。潮汐能發(fā)電的發(fā)電量會(huì)受到風(fēng)力的影響，但潮流的特點(diǎn)是，不易受到氣候和天氣的影響，發(fā)電量較為穩(wěn)定。
具體方法是，在水深50米的海中設(shè)置葉片直徑為18米的發(fā)電裝置，利用潮流旋轉(zhuǎn)螺槳。就像在海中設(shè)置風(fēng)力發(fā)電裝置一樣。配合隨著漲退潮而變化的海流方向改變螺槳方向。該機(jī)構(gòu)采用了用于控制船舶姿勢(shì)的回旋式螺槳技術(shù)。川崎重工策劃本部新事業(yè)策劃部新事業(yè)策劃課長(zhǎng)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(shù)。”該公司力爭(zhēng)在2014年度制造出1000千瓦的發(fā)電裝置。
風(fēng)險(xiǎn)企業(yè)NOVA ENERGY公司也在力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)潮流發(fā)電的商業(yè)化。開發(fā)出了利用水流旋轉(zhuǎn)發(fā)電的魚形發(fā)電機(jī)“金槍魚渦輪機(jī)”。其構(gòu)想是，在固定于海底、高120米的浮體上，安裝4臺(tái)長(zhǎng)25米、直徑為17米的金槍魚渦輪機(jī)，總計(jì)產(chǎn)生2000千瓦的電力。預(yù)定于2013年2月開始在德島縣小鳴門海峽，利用10到20千瓦的發(fā)電機(jī)進(jìn)行實(shí)證實(shí)驗(yàn)。鈴木清美社長(zhǎng)說：“要制造出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(xié)助下實(shí)現(xiàn)這一構(gòu)想。”
成為替代核電的基礎(chǔ)電源
IHI公司、東芝公司、東京大學(xué)及三井物產(chǎn)戰(zhàn)略研究所組成的研究小組計(jì)劃利用流經(jīng)日本沿岸的黑潮進(jìn)行發(fā)電。方法是將旋轉(zhuǎn)螺槳的發(fā)電裝置固定于海底，就像是在海中放螺槳風(fēng)箏。黑潮整年流勢(shì)較為穩(wěn)定，有望實(shí)現(xiàn)70％以上的設(shè)備利用率，這是該方法的優(yōu)點(diǎn)所在。
不過，該技術(shù)在全球尚無開發(fā)前例，需要開發(fā)在水深500米到1000米處進(jìn)行設(shè)置、固定及維護(hù)等方面的技術(shù)。力爭(zhēng)在2020年，以每套12億日元的成本制造輸出為2000千瓦的發(fā)電裝置。IHI船舶海洋技術(shù)開發(fā)部主任研究員長(zhǎng)屋茂樹充滿期待地表示：“由于有望實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定輸出，因此如果得以實(shí)現(xiàn)，就可用作替代核電的基礎(chǔ)電源。”
日本綜合海洋政策本部于2012年5月制定了2013年度內(nèi)在國內(nèi)選定實(shí)證海域的方針。計(jì)劃在海中設(shè)置電力及通信電纜，構(gòu)建易于在海上及海中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的環(huán)境。日本今后將舉全國之力對(duì)利用海洋能源發(fā)電發(fā)起挑戰(zhàn)。 （《日經(jīng)環(huán)?！酚浾撸喊霛芍牵?/div>
分享到：
