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  • 海上养殖与海上风电的结合,作为海域多重利用的一例正在被研究。
  • 德国专属经济区的研究对海藻、贝类、鱼类的综合养殖给予了较高评价。
  • 日本的讨论以与渔业共存为中心,养殖并设的国内示范在公共资料中尚未确认。
  • 安全、权利协调和环境数据的积累是今后的课题。
13种
德国专属经济区研究中评估养殖适宜性的物种数
20日元/kWh
NEDO设定的2030年漂浮式发电成本目标
2019年
日本《可再生能源海域利用法》施行(一般海域占用制度)

远海的风机转动,脚下的贝类和海藻茁壮生长。以这样的景象为目标的研究,正在世界各地展开。

本文基于公共机构和论文的信息,通俗地梳理海上养殖与海上风电结合的预期优点和课题。

由于该领域仍处于示范阶段,我们将已确认的事实与未确认的内容分开说明。

本文可以了解到

  • 海上养殖的特点
  • 海上风电的种类与日本的制度
  • 两者结合的优点与课题
  • 欧洲的研究案例
  • 日本关于与渔业共存的讨论
  • 我们能做的事

海上养殖与可再生能源受到关注的原因

日本四面环海,专属经济区(EEZ)面积居世界前列。如何利用这片广阔的海洋,是关系到粮食和脱碳两方面的重大课题。近年来,国内外都在研究把在远海海域养殖鱼、贝和海藻的海上养殖,与利用风力发电的海上风电放在同一海域结合起来的想法。

不过,这种结合并不是“已经成熟的技术”,多数仍处于调查和示范阶段。本文基于已确认的公共资料和论文,将预期优点与课题分开梳理。

让海洋的“用法”叠加起来的想法

海域的利用容易在渔业、航道、发电和保护之间产生冲突。因此,在同一地点兼顾多个目的的多重利用(共同利用)正在被研究。在欧洲,北海风电场与养殖的并设已被学术性地探讨。

  • 粮食:养殖是全球水产品供应的一大支柱
  • 能源:海上风电作为脱碳电源,政策上正致力于扩大
  • 空间:海域有限,利益协调必不可少
海上风机与养殖网箱并列的示意图
风电与养殖在同一海域结合的示意

本节要点

  • 海上养殖与海上风电的结合是“海域多重利用”的一例
  • 多数仍处于调查和示范阶段
  • 从粮食、能源、空间三个角度来考虑

什么是海上养殖

养殖过去以海湾内或近岸为主。而海上养殖(远海养殖)则在波浪和潮流强劲、接近外海的海域进行。人们常说其优点是水体交换好,易于抑制疾病和水质恶化的风险,但需要能够抵御恶劣天气的设备和运营。

与近岸养殖的区别

项目近岸(内湾)养殖海上(远海)养殖
场所海湾、小港湾等波浪平稳处接近外海、波浪和水流强的海域
水体交换有时受限往往较好
设备负荷相对较小较大,需要耐波性
作业与维护离陆地近,容易需乘船前往,成本增加
近岸养殖与海上养殖的比较(一般倾向)

可养殖的生物示例

  • 鱼类:鰤鱼、三文鱼等投饵养殖
  • 贝类:牡蛎、扇贝等(不投饵型)
  • 海藻类:海带、裙带菜等(无需饵料,生长过程中吸收CO₂)

不投饵的贝类和海藻养殖,作为环境负荷相对较小的养殖方式,研究正在推进。

本节要点

  • 海上养殖是在接近外海的海域进行的养殖
  • 水质方面有优势,但设备和维护成本是课题
  • 贝类、海藻等不投饵类型被认为环境负荷较小

海上风电的基础知识

海上风电分为将基础固定在海底的固定式,和系泊漂浮结构物的漂浮式。日本近岸海底地形多为急剧变深,因此人们对漂浮式寄予很大期待。

日本的制度与示范

2019年施行的《可再生能源海域利用法》使一般海域最长30年的占用成为可能,并建立了通过公开招标选定企业的机制。长崎县五岛市近海于2019年12月被指定为促进区域,并于2022年4月认定了公开招标的占用计划。另外,爱知县田原市、丰桥市近海于2023年10月被选为国家(NEDO)绿色创新基金漂浮式海上风电示范项目的候选海域之一。NEDO正推进以2030年发电成本降至20日元/kWh以下为目标的技术开发。

方式特点适合海域
固定式基础固定于海底,技术成熟相对较浅的海域
漂浮式系泊浮体,对设置水深的限制较小水深较大的海域
固定式与漂浮式的区别
汇总本文三个关键数字的图版
数字一览:正文涉及的三项指标

本节要点

  • 海上风电大致分为固定式和漂浮式
  • 《可再生能源海域利用法》完善了企业选定制度
  • 漂浮式正围绕降低成本推进示范

为什么要考虑“结合”

在海上风电场周边,船舶航行和渔业作业有时会受到限制。如果能在该区域内开展养殖,就能不浪费地利用海域,渔民也可能获得新的收入来源。

预期的优点

  • 有效利用空间:有可能在同一海域兼顾发电与粮食生产
  • 共用基础设施:正在探讨共用作业船基地、输电设施和监测设备
  • 与渔业共存:被期待成为在当地创造新工作的手段
  • 利用可再生能源电力:设想就近为投饵机和监测装置供电

可能的课题

  • 恶劣天气下的安全保障与设备耐久性
  • 风机基础、系泊与养殖设施之间的干扰和碰撞风险
  • 保障维护检修的作业空间
  • 法律上的权利关系(占用许可与渔业权、区划渔业权的协调)
  • 环境影响的长期数据仍然较少
在风机脚下养殖贝类和海藻的剖面图
在发电设施附近养殖贝类和海藻的设想示意

本节要点

  • 目的是减少海域利用的冲突
  • 期待共用基础设施等经济方面的优点
  • 安全、权利协调和环境数据不足是课题

海外的研究与案例

在欧洲,关于北海海上风电场与养殖并设的研究很早就已展开。德国阿尔弗雷德·魏格纳研究所(AWI)的Buck等人,自2002年前后起就在调查北海风电场与外海养殖结合的可行性。

德国专属经济区的评估研究

Gimpel等人2015年的论文(发表于《Marine Policy》)运用GIS和多准则分析,评估了在德国专属经济区并设海上风电场和养殖时的适宜地点。该研究依据水温、盐度、氧气等条件,探讨了包括海藻、贝类、鱼类和甲壳类在内的13个物种的养殖适宜性。据报告,一些风电场被评为适合养殖,将鱼、贝、海藻组合的综合多营养层次养殖(IMTA)获得了较高评价。按物种看,在水深10至20米处,海带类(Laminaria digitata)评价最高。作者建议下一步开展试点项目。

在比利时海域,也有资料回顾了90多篇科学论文和项目报告,并汇总了面向海上风电海域多重利用的建议。

本节要点

  • 欧洲20多年前就开始研究并设的可能性
  • 德国专属经济区的研究认为海藻、贝类、鱼类的综合养殖有前景
  • 正式运营之前需要试点项目

日本的举措与和渔业的共存

在日本,引入海上风电时与渔业共存是一大主题。NEDO在2022至2023年度实施了基础调查,以掌握海上风电设施对捕捞对象物种的影响。调查由海洋生物环境研究所承担,并参考了海外的调查案例。

地方协商会要求的内容

五岛市近海协商会的意见汇总要求企业:基于与地区和渔业共存共荣的理念设立基金并确保运营透明;在听取相关渔民和专家等意见后确定渔业影响调查的方法和时间;充分考虑对作业的影响,与相关渔民认真协商。

另一方面,前水产厅长官的投稿指出,对于漂浮式海上风电,鱼礁效应和维护带来的就业等传统渔业振兴措施,对远海渔民缺乏吸引力,而且多个项目的影响会叠加。与养殖结合可能成为应对这些课题的一个答案,但在本次调查中,我们未能在公共资料中确认日本国内并设的示范项目。需要关注今后的动向。

认真推进相关方的共识形成,与技术层面同样重要。

本节要点

  • NEDO正在调查海上风电对水生生物的影响
  • 地方协商会要求企业设立基金、开展调查并进行协商
  • 养殖并设的国内示范在公共资料中尚未确认

环境方面的效果与风险

海藻和贝类养殖会吸收海水中的营养盐和碳,因此其与水质净化及蓝碳的关系正在被研究。不过,养殖所带来的长期碳储存量的评估方法仍在建立之中,数值因研究和条件而异。

可能产生的积极作用

  • 海藻、贝类吸收营养盐,改善水质
  • 结构物有可能成为鱼类的藏身处(鱼礁效应)
  • 使用不依赖化石燃料的电力

需要注意的方面

  • 投饵养殖的残饵和排泄物对海底环境造成的负荷
  • 施工期间的噪音和振动对海洋生物的影响
  • 外来物种附着和扩散的风险
  • 对鸟类和海洋哺乳动物的影响
展示环境效果与注意点的海洋示意图
需要从效果和风险两方面进行评估

本节要点

  • 海藻、贝类养殖在水质方面令人期待
  • 需要注意投饵养殖和施工的影响
  • 长期数据较少,需要谨慎评估

我们能做的事与未来展望

海上养殖与可再生能源的结合,在技术和制度上都还处于发展阶段。正因如此,了解信息并关注地方上的讨论就显得很重要。

  • 通过地方政府公布的资料,确认自己所在地区的海上风电和养殖计划
  • 选择海藻、贝类等环境负荷小的水产品
  • 留意带有认证(MSC、ASC等)的水产品
  • 利用说明会和公开征求意见等机会表达意见

今后值得关注的要点

  1. 国内是否有试点项目及其成果
  2. 渔业权与海域占用协调规则的完善
  3. 长期环境监测的结果
  4. 成本下降的进展

任何举措都既有优点也有课题。我们需要依靠科学数据和与当地的对话,来决定如何利用海洋、如何保护海洋。

总结

  • 海上养殖与海上风电作为让同一海域叠加利用的想法正在被研究
  • 欧洲在适宜地评估方面已有进展,日本的讨论以与渔业共存为中心
  • 效果值得期待,示范项目和长期数据是今后的关键

参考文献与出处

  1. NEDO 海上风电低成本化项目 – 漂浮式海上风电示范项目
  2. NEDO 新闻稿 – 海上风电对水生生物的影响调查等
  3. Gimpel et al. (2015) Marine Policy – 德国专属经济区海上风电与养殖并设评估
  4. Gimpel et al. (2015) 论文PDF – AWI 知识库
  5. AWI Buck (2002) – 北海风电场与外海养殖的可行性
  6. 国土交通省 新闻发布 – 《可再生能源海域利用法》下的促进区域
  7. 笹川和平财团 Ocean Newsletter – 海上风电与渔业的关系
  8. 爱知县资料 – 田原市、丰桥市近海的漂浮式海上风电

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