有海就能發電！日本啟用全球第二座「滲透壓發電廠」不畏天候還可24H運作

日本福岡縣在今年8月初正式啟用全國首座海水滲透壓發電廠，同時也是世界上第2座，滲透壓是指利用海水與淡水之間的鹽度差異來產生電力，預計每年可產生約88萬度的電力，雪梨科技大學（University of Technology Sydney）的Ali Altaee博士表示，這相當於可以供應約220個日本家庭1年的用電。

不受天候影響！滲透壓的發電原理是什麼？

與其他再生能源相比，滲透壓發電技術具有獨特優勢，能夠不分晝夜持續運作，不受風力、天候或其他外在條件影響，僅需透過海水和淡水之間的化學電位差能，就能提供穩定的電力來源。

滲透壓發電，也被稱為鹽度差發電，當水穿過半透膜時，會從濃度較低的溶液流向濃度較高的溶液，試圖平衡兩側的濃度差異。想像一個被薄膜垂直分隔的杯子，一側裝載鹽水，另一側裝載純淨水，由於鹽分本身無法穿過薄膜，水分會自然流向鹹水一側進行稀釋。

滲透壓發電廠正是運用這個原理，在特殊薄膜的兩側分別放置淡水與海水，並對海水施加輕微壓力。當水分流向鹹水一側時，會增加加壓溶液的體積，進而利用此壓力變化產生能量。

在福岡發電廠，淡水（或處理過的廢水）與海水被放置在薄膜的兩側，當海水那一側的壓力增加且鹽度降低時，部分水流會被導引通過連接發電機的渦輪機，並產生電力。

清潔電力、資源循環利用的理念也是福岡發電廠最大的獨創之處。該發電廠使用2種「廢水」進行發電，包含海水淡化廠去除淡水後所剩餘的廢棄滷水，以及水資源處理廠排放的廢水。

技術有瓶頸？滲透壓發電存在能耗問題

全球第1座滲透壓發電廠建於2023年，在丹麥北方的城鎮Mariager。儘管滲透壓發電的概念簡單，要擴大規模卻有重重挑戰。

墨爾本大學（University of Melbourne）的Sandra Kentish教授指出，「雖然鹽水與淡水混合時會釋放能量，但在將兩種水流泵入發電廠以及薄膜摩擦損耗的過程中，會損耗大量能量，這意味著可獲得的淨能量相當有限。」

她認為，儘管充滿挑戰，福岡的發電廠仍有所突破，與丹麥相比，兩者運轉容量幾乎相同，但福岡的規模卻比丹麥的更大。

再生能源新星！滲透壓發電有望成為全球新選擇

隨著薄膜與泵浦技術的進步，Kentish教授認為這些問題正逐漸獲得改善。她特別指出，福岡發電廠使用的原料，是鹽分濃度8%的濃縮海水，比普通海水（3.5%）的鹽分濃度多2倍以上，由於鹽濃度差異較大，因此能夠產生更多可利用的能源。

福岡地方水道局提到，未來目標是利用普通海水（濃度約3.5%）發電，因為地球上約97.5%的水是海水，如果能將普通海水發電投入實際應用，預計將成為一項全新且普及的脫碳技術。根據山梨大學於2025年發表的研究指出，如果能將全球的海水滲透壓全部轉化為電能，將產生超過1太瓦的電力，相當於全球電力需求的20%。

Kentish教授與Altaee博士也認為，福岡發電廠進一步證明了滲透壓技術，有潛力用於大規模能源生產，為未來在更多地區推廣滲透壓發電技術奠定良好的基礎，並有望成為全球再生能源發展的新選擇。

參考資料：