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大學力量在改變福島

2014/08/11

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     在福島第一核電站在發生事故之前,福島縣一直為日本首都圈供應著其電力需求30%強的電力。日本福島縣的能源産業歷史悠久,上可追溯至明治時期以豬苗代湖為水源建造的水電站,自那以來能源産業便深深紮根于福島縣。核泄漏事故後,福島縣以“可再生能源利用的先驅之地”為目標,正推進相關技術的開發和應用工作。大學與企業的聯手成為了其中的核心。

 從藻類中獲得能源

    在福島縣南相馬市,最早將於8月準備建成一套能夠高效且大量培養出藻類的培養池系統,面積將達1.2萬平方米。築波大學的井上勳、渡邊信兩位教授將與以高砂熱學工業株式會社為中心的團體“藻類産業創成Consortium”共同開發從培養池的藻類中提取大量油的新技術。渡邊銷售介紹説這是一項“在日本沒有先例”的自主研發技術。福島縣也將助力該技術的研發,當地對這項技術的期待也很高。

    將碳水化合物、蛋白質和類脂質這些有機物經過高溫高壓後轉化為類似原油的油狀物。這個過程與自然界中原油自然形成的原理相似。據介紹可以從中提取出汽油、重油和噴氣燃料。可獲得的能源預計將達到生産所需的2倍。

     使用藻類能以比使用其他普通植物高幾十~幾百倍的效率産出生物能源。此前紐西蘭進行的實驗中,已經實現了從每1萬平米藻類中産出20~30噸油的成果。渡邊教授自信的表示“要確保在寒冷的福島也能産出生物能源的藻類,並力爭最早在2015年度可以實現應用。”

 利用地熱的智慧住宅

    福島縣郡山市建築設計公司“住環境設計室”建造了一種新型木質結構住宅,該住宅的特點在於能將地下10米深的熱能用於住宅的冷氣暖氣及熱水供應,並將於8月交付委託方。這是該公司與在郡山市設有校區的日本大學工學部多年合作研究的成果,首次應用於施工中。委託方此次是重建在東日本大地震中損毀的住宅。

利用基礎樁技術建成的地熱智慧住宅
    由於在該住宅的建設中靈活採用了 “木樁基礎”技術,因而有效地降低了成本。木樁基礎技術是指在地基鬆軟的地方建造住宅時會打入木樁。 住環境設計室應用了本公司的專利技術,在木樁前端形狀的設計上下了功夫,從而降低了挖掘成本。該公司還在設計5棟這樣的住宅,並計劃在今後1年中進行20棟住宅的施工。

    地熱發電向下挖掘1000米以下的案例很多,人們擔憂這會造成溫泉枯竭等問題,而日本大學等的行動則是基於自主創新的想法。住環境設計室表示即使冬季嚴寒的郡山市,地中溫度“在深度超過6米的情況下,仍能將保持在15攝氏度上下”。通過熱泵可以有效利用地上與地下的溫差。除打入24根木樁所需的170萬日元施工費外,熱泵等追加成本也控制在了158萬日元。

    能效及性價比會因地基的不同而發生變化,因此日本大學的教授小熊正人表示“(這項技術)並非在哪都能簡單地進行應用”。儘管如此,作為福島開發的一項新技術,當地企業對其抱有很大的期待。福島縣政府表示,在其協助下于去年夏季進行的實證實驗表明,“(該技術)足以提供住宅的暖氣和進行玄關周邊的融雪”。

     為了降低施工成本,日本大學致力於專用熱泵的進一步低成本化。此外,日本大學還在開發一項新技術,將被認為在東北地區為數眾多的閒置不用水井運用於停車場等的融雪。同時也在推進對配備于眾多水井的熱泵和電磁閥等進行遠距離操作的技術開發。

 海上風力發電

致力於培養再生能源人才的福島大學
    風力發電方面福島也推出了很多前景良好的計劃。福島大學與當地的重型電機製造商“北芝電機”和東京的風力發電創業企業“Global Energy”等聯手,正在開發安裝面積小、發電效率高的小型風力發電系統。該風力發電系統的風車轉動噪音小,因此也可以安裝在居民住宅等附近。

    福島大學的特聘教授渡邊明強調,“福島正在應對足以記錄在人類歷史上的核電站事故,而開闢向可再生能源為中心的社會轉變之路就在當下。”

     在距福島縣海岸20公里的洋面上,發電能力達到2000千瓦的大型海上風力發電設施正在運轉。東京大學作為技術顧問,與丸紅、清水建設和三菱重工等10家企業組成的團體,受日本政府和福島縣政府之托,正在進行實證研究和不斷收集數據。

    福島縣表示除在2月和3月發電設施發生部分故障以外,設備的平均運轉率超過了30%。日本風力發電協會表示“陸地上的風車的平均運轉率約為20%”,因此如果能夠降低故障發生的頻率,那麼這些設施進行高效發電的前景就值得期待。2014年末預計新建兩座擁有7000千瓦發電能力的超大型發電設施,進一步提高發電效率。

    福島縣提出了目標——到2040年,縣內能源消費的100%由可再生能源提供。大學與企業合作進行的尖端技術開發對於實現這個目標來説是不可或缺的。
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