日本探索利用风能进行海上发电
2025-09-12 10:54

日本探索利用风能进行海上发电

  

  

  海上风力发电,包括在海洋中建造巨大的风力涡轮机,可能在帮助日本实现碳中和方面发挥关键作用。

  但是,尽管这项技术对这个群岛国家很有吸引力,但要让能源公司从中获利,在很大程度上取决于一个基本因素——对风本身的了解。

  “唯一的收入来源是风,”神户大学海洋科学研究生院(Kobe University Graduate School of Maritime Sciences)教授Teruo Ohsawa说,他的工作是预测海风的复杂性。“如果不刮风,我们就什么也做不了。”

  Ohsawa制作了高度精确的地图,显示风速和他在互联网上提供的其他信息,以找到安装风力涡轮机的合适地点。

  盈利的标准是年平均风速至少为每秒7米。如果风速减弱10%,发电的能量就会减少近30%。

  考虑到在如此遥远的海上进行实际测量的困难,模拟是至关重要的。

  大泽在学生时代研究暴雨和台风,并于2000年进入岐阜大学任教。他在实验室的导师向他介绍了风力发电。

  在欧洲留学期间,他在休息日开车去海边,被近在咫尺的风力涡轮机所震撼。他开始相信日本风力发电的潜力。

  尽管当时对日本的兴趣不大,但2011年由大规模地震海啸灾难造成的福岛第一核电站事故增加了该国对可再生能源的兴趣。

  2015年,经济产业省启动了一个全国性的项目,预测海风,并将其与水深和捕鱼权信息一起绘制出来,大泽在确定预测模型方面发挥了关键作用。

  海拔几十米以上风力的信息,也就是涡轮机叶片所在的地方,对绘制地图至关重要。虽然有国外的估算模型,但不能直接翻译到日本。这是因为在靠近陆地的地区,由于山脉的存在,风的复杂性加剧了。

  根据他在欧洲学到的东西,Ohsawa通过反复试验来寻找最小化计算值和实际值之间的误差范围的方法,以优化他的模拟的基本数据。

  最终,日本气象厅的温度、压力、湿度和风的数据与神户大学开发的海面温度数据相结合,并使用一台超级计算机计算了六个月的时间。

  一份名为“NeoWins”的海上风况地图于2017年完成,并在互联网上提供。这张地图用黄色、红色和桃红色等不同颜色显示了日本周围的海洋,以表示风速水平。

  沿海地区预计长500米,宽500米。与实际测量值相比,年平均风速的误差仅为5%,达到了很高的精度。

  近年来,风力涡轮机变得越来越大,高度可达250米。大泽说,这让人怀疑这些大型设施是否是明智的投资,甚至是否可以修复。

  然而,快速的全球变暖将导致洪水、干旱和粮食短缺,Ohsawa说,“如果我们不扩大可再生能源,地球可能会灭亡。”

  在政府的支持下,海上风力发电的发展正在取得进展。

  “我们希望每个人都能免费获得风能数据,”Ohsawa说。尽管风力涡轮机在日本越来越成为现实,但诸如减少其不确定性和开发远程观测技术等问题也没有结束。

  他说:“我将继续从气象学的出发点考虑我能做些什么。”

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