日本刚刚启用亚洲首座反渗透发电厂

每一种可再生能源都有其局限性，这一点你肯定也心知肚明。太阳能一旦落山就停止发电；风力发电一旦风平浪静就停止；就连水力发电也依赖于季节性的水量变化。

因此，人们一直梦寐以求的清洁能源，就是那种无需依赖天气就能全天候持续运行的能源。在日本南部沿海的一角，一座小型发电厂已经这样运行了近一年，而它的电力来源却几乎无人问津：淡水与海水交汇之处。

盐度梯度发电，亚洲首座

该发电项目位于福冈市海之中道那多海水淡化中心内，于2025年8月5日举行了开幕仪式并正式投入使用。它是日本首座渗透发电厂，这项技术也被称为盐度梯度发电，或者用更通俗的说法，蓝色能源。它是全球第二座持续运行的同类型发电厂，也是亚洲第一座。它不燃烧任何燃料，除了一个涡轮机外没有任何移动部件，而且不受时间（正午或午夜）的限制。

它依靠与将水吸入树根相同的吸力运行。

渗透作用就是那种让树木从土壤中吸收水分、维持人体细胞不萎缩的无声力量。在膜的一侧放入淡水，另一侧放入盐水，淡水会通过渗透作用稀释盐水，因为自然界不喜欢浓度梯度悬而未决。如果在一个密封的容器中进行这项实验，盐水侧的体积会增大，压力也会随之增大。而这正是渗透作用的关键所在。将这种压力输送到涡轮机，驱动发电机，你就能利用两种水之间的浓度差产生电力。

福冈运行的这套发电装置采用了一种巧妙的技巧，让物理过程更具挑战性。它并非使用普通海水，而是用浓缩盐水——海水淡化厂在提取淡水后通常会丢弃的剩余污泥——来驱动咸水侧。墨尔本大学的化学工程师桑德拉·肯蒂什告诉媒体，使用这种盐水可以扩大盐度差，并从过程中榨取更多可用能量。另一侧则输送来自附近污水处理厂的处理后废水。两股无人问津的废物流经膜，彼此交错，最终转化为电力。

这项技术的专业名称是压力延迟渗透，简称PRO。教科书上说，海水到淡水系统的压差约为26巴，这大致相当于270米深水柱底部的压力。然而，这一切并非没有代价。你需要消耗大量能量将两股水流泵入建筑物，而且水流穿过膜时还会因摩擦而损失更多能量。最终从远端输出的电量，是能够克服所有这些损耗的电量，而实际输出的电量远低于理论上的数值。

这一切都无法阻止福冈电厂达到最重要的目标。该电厂的运行公告显示，其净发电量接近110千瓦，这与其宣称的每年88万千瓦时发电量相符，更重要的是，这一数值高于维持电厂运行所需的泵和控制系统的耗电量。它的盈利超过了自身的支出。对于一座大型发电厂来说，这只能算是勉强及格。但对于渗透式发电而言，能够达到这个目标本身就意义重大。

全球第二座持续运行的渗透工厂，也是亚洲第一座。

发电量少，但永不受天气影响

媒体的报道往往忽略了一个关键数字：福冈海水淡化厂预计每年发电约88万千瓦时。这足以满足海水淡化厂自身部分用电量，外加大约220至300户普通家庭的用电量。悉尼科技大学的阿里·阿尔泰博士估计约为220户日本家庭。日本政府官方的说法则更为乐观，约为300户。据报道，整个项目的建设成本约为7亿日元，约合470万美元。对于一座发电站来说，这只是九牛一毛，但对于一项科学实验而言，却是一笔不小的数目。无论如何，这座电站并非一座能够照亮城市的电厂，而建造者也从未声称它是。

它最大的优势在于太阳能和风能无法比拟的：它几乎永不停歇。运营商表示，其利用率接近90%，这意味着无论云层覆盖还是风平浪静，它都能接近满负荷运转。换句话说，这88万千瓦时的发电量大约相当于两个足球场大小的太阳能电池板一年的发电量，而这个装置可以昼夜不停地运转，即使在暴风雨中也能持续工作。海水淡化中心主任广川健二将其定位为一个稳妥的开端，而非最终的解决方案，这种预期也比较合理。该装置产生的电力直接用于为福冈及其周边城镇生产饮用水，因此，它实际上降低了邻近海水淡化厂的运行成本。

挪威早在2014年就尝试过这种做法，但最终放弃

如果盐能发电听起来太诱人，让人不忍心让它就此沉寂，那是因为很多人都尝试过，但最终都以失败告终。这个想法最早是由一位美国研究人员在20世纪70年代提出的，但直到几十年后才有人真正将其付诸实践。2009年11月，挪威电力公司Statkraft在奥斯陆峡湾的托夫特启用了世界上第一个渗透发电原型装置，挪威王储妃亲自剪彩。该装置设计发电量为10千瓦，但实际发电量只有2到4千瓦左右。这座电站证明了盐能发电的概念是可行的，但也证明了它的成本非常高昂。

到2014年1月，Statkraft公司终止了该项目，称其无法使这项技术达到足以参与竞争的效率，并将这项工作交给了其他公司。症结在于膜材料。Statkraft的工厂每平方米膜的发电量仅为1至3瓦，而该领域的经验法则是，每平方米至少需要5瓦左右的发电量才能开始产生经济效益。发电量低于这个标准的一半，就意味着从科学项目到发电厂的转变，多年来，渗透能技术一直牢牢地停留在科学项目的范畴内。

然而，膜技术并未就此停滞不前。2026年初发表在《自然·能源》杂志上的一项纳米流体设计，通过在膜孔内壁涂覆一层光滑的脂质涂层，实现了每平方米约15瓦的实验室发电量，是之前阈值的三倍。这种涂层能够加速离子通过，同时保持选择性。实验室数据与实际应用数据并不相同，能源领域突破性进展的坟墓大多是由充满希望的实验室数据铺成的。但曾经扼杀Statkraft的瓶颈如今已不复存在。

从数学角度来看，太阳能仍然不如电力，建筑商们也心知肚明。

这种能源故事通常以令人失望告终，就像当年把太阳能电池板铺设在路面上，几年后又悄悄挖掉一样。自Statkraft退出以来，渗透发电的经济效益也没有发生翻天覆地的变化。美国化学学会期刊上的一篇详细分析指出，利用海水进行渗透发电的实际成本约为每千瓦时2.37美元，这个数字与美国人在电费市场上支付的每千瓦时12到17美分相比，显得有些荒谬。虽然使用死海盐水等特殊原料可以降低成本，但大多数海岸线上并没有死海。

然而，这个想法却始终没有消亡，原因与目前的价格无关。其理论上限极其巨大。据估计，全球盐度梯度资源每年可产生约1600太瓦时，乐观的研究人员甚至提出，如果膜材料足够便宜且耐用，渗透发电未来或许能够满足全球高达15%的能源需求。这是一种需要多年才能见效的长期投资，与目前尚未完全成型的实验室电池类似，后者旨在将电力和氢气储存在单个设备中。丹麦实际上抢在日本之前建成了一座持续运行的商业化工厂，于2023年在马里亚格投产，该工厂利用地热卤水发电。韩国、西班牙、卡塔尔和挪威的试点项目也已初见成效，而悉尼科技大学一个暂停的澳大利亚项目正等待着有人重新启动。

与此同时，法国已不再局限于小规模的构想。在罗讷河与地中海交汇处，雷恩的初创公司Sweetch Energy与法国国家科学研究中心（CNRS）合作启动了OPUS-1项目。该项目是一个试点项目，旨在未来十年内将罗讷河口的装机容量扩展至500兆瓦，其规模约为福冈核电站的4500倍。OPUS-1完全摒弃了涡轮机。其生物基纳米管膜通过分离离子而非推动水流来产生电流，因此穿过膜的带电粒子直接通过电极产生电流。这项技术的基本物理原理源自CNRS的纳米流体实验室，Sweetch公司声称其效率比传统的渗透发电厂提高了近20倍。然而，这些优势能否在大规模应用中得到验证，目前尚无定论。这与Statkraft公司放弃的项目也截然不同。