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大学力量在改变福岛

2014/08/11

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     在福岛第一核电站在发生事故之前,福岛县一直为日本首都圈供应着其电力需求30%强的电力。日本福岛县的能源产业历史悠久,上可追溯至明治时期以猪苗代湖为水源建造的水电站,自那以来能源产业便深深扎根于福岛县。核泄漏事故后,福岛县以“可再生能源利用的先驱之地”为目标,正推进相关技术的开发和应用工作。大学与企业的联手成为了其中的核心。

 从藻类中获得能源

    在福岛县南相马市,最早将于8月准备建成一套能够高效且大量培养出藻类的培养池系统,面积将达1.2万平方米。筑波大学的井上勋、渡边信两位教授将与以高砂热学工业株式会社为中心的团体“藻类产业创成Consortium”共同开发从培养池的藻类中提取大量油的新技术。渡边销售介绍说这是一项“在日本没有先例”的自主研发技术。福岛县也将助力该技术的研发,当地对这项技术的期待也很高。

    将碳水化合物、蛋白质和类脂质这些有机物经过高温高压后转化为类似原油的油状物。这个过程与自然界中原油自然形成的原理相似。据介绍可以从中提取出汽油、重油和喷气燃料。可获得的能源预计将达到生产所需的2倍。

     使用藻类能以比使用其它普通植物高几十~几百倍的效率产出生物能源。此前新西兰进行的实验中,已经实现了从每1万平米藻类中产出20~30吨油的成果。渡边教授自信的表示“要确保在寒冷的福岛也能产出生物能源的藻类,并力争最早在2015年度可以实现应用。”

 利用地热的智能住宅

    福岛县郡山市建筑设计公司“住环境设计室”建造了一种新型木质结构住宅,该住宅的特点在于能将地下10米深的热能用于住宅的冷气暖气及热水供应,并将于8月交付委托方。这是该公司与在郡山市设有校区的日本大学工学部多年合作研究的成果,首次应用于施工中。委托方此次是重建在东日本大地震中损毁的住宅。

利用基础桩技术建成的地热智能住宅
    由于在该住宅的建设中灵活采用了 “木桩基础”技术,因而有效地降低了成本。木桩基础技术是指在地基松软的地方建造住宅时会打入木桩。 住环境设计室应用了本公司的专利技术,在木桩前端形状的设计上下了功夫,从而降低了挖掘成本。该公司还在设计5栋这样的住宅,并计划在今后1年中进行20栋住宅的施工。

    地热发电向下挖掘1000米以下的案例很多,人们担忧这会造成温泉枯竭等问题,而日本大学等的行动则是基于自主创新的想法。住环境设计室表示即使冬季严寒的郡山市,地中温度“在深度超过6米的情况下,仍能将保持在15摄氏度上下”。通过热泵可以有效利用地上与地下的温差。除打入24根木桩所需的170万日元施工费外,热泵等追加成本也控制在了158万日元。

    能效及性价比会因地基的不同而发生变化,因此日本大学的教授小熊正人表示“(这项技术)并非在哪里都能简单地进行应用”。尽管如此,作为福岛开发的一项新技术,当地企业对其抱有很大的期待。福岛县政府表示,在其协助下于去年夏季进行的实证实验表明,“(该技术)足以提供住宅的暖气和进行玄关周边的融雪”。

     为了降低施工成本,日本大学致力于专用热泵的进一步低成本化。此外,日本大学还在开发一项新技术,将被认为在东北地区为数众多的闲置不用水井运用于停车场等的融雪。同时也在推进对配备于众多水井的热泵和电磁阀等进行远距离操作的技术开发。

 海上风力发电

致力于培养再生能源人才的福岛大学
    风力发电方面福岛也推出了很多前景良好的计划。福岛大学与当地的重型电机制造商“北芝电机”和东京的风力发电创业企业“Global Energy”等联手,正在开发安装面积小、发电效率高的小型风力发电系统。该风力发电系统的风车转动噪音小,因此也可以安装在居民住宅等附近。

    福岛大学的特聘教授渡边明强调,“福岛正在应对足以记录在人类历史上的核电站事故,而开辟向可再生能源为中心的社会转变之路就在当下。”

     在距福岛县海岸20公里的洋面上,发电能力达到2000千瓦的大型海上风力发电设施正在运转。东京大学作为技术顾问,与丸红、清水建设和三菱重工等10家企业组成的团体,受日本政府和福岛县政府之托,正在进行实证研究和不断收集数据。

    福岛县表示除在2月和3月发电设施发生部分故障以外,设备的平均运转率超过了30%。日本风力发电协会表示“陆地上的风车的平均运转率约为20%”,因此如果能够降低故障发生的频率,那么这些设施进行高效发电的前景就值得期待。2014年末预计新建两座拥有7000千瓦发电能力的超大型发电设施,进一步提高发电效率。

    福岛县提出了目标——到2040年,县内能源消费的100%由可再生能源提供。大学与企业合作进行的尖端技术开发对于实现这个目标来说是不可或缺的。
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