日本政府在 2021 年制定了雄心勃勃的離岸風電計畫:目標是到 2030 年達到 10 吉瓦(GW)的發電量,並在 2040 年達到 30 至 45 吉瓦。
當時希望很高。根據《自然》期刊上的一項研究,資源匱乏的日本擁有足夠的潛在風力發電量,可以滿足國內能源需求的八倍。
在 2021 年全年,首批離岸風電場址的拍賣吸引了包括三菱商事和挪威奧斯特在內的日本及外國開發商的濃厚興趣。
五年後,進展卻十分緩慢。
根據日本風力發電協會的數據,截至目前為止,僅有七個項目投入運營,總發電量為 253.4 兆瓦(MW)。許多人將此歸咎於供應鏈問題,包括原材料成本的上升。另一些人則指出政府未能適當激勵開發商。這也是三菱商事在 2025 年年中完全退出該領域的原因,他們因建築成本幾乎翻倍而放棄了三個項目,這對日本的離岸風電雄心造成了巨大打擊。
然而,離岸風電動能的喪失不僅僅是財務問題。
漁民、環保人士和當地社區的擔憂也起到了作用,尤其是在日本大部分離岸風電資源所在的東北、北海道以及日本海沿岸地區。這些團體已導致福井、滋賀和北海道縣的項目被暫停或延遲,並對福岡和靜岡縣的其他項目表示擔憂。
有些人看到了科技的潛在作用。
在北海道,於兩個靠近鷹棲息地的風力發電場,NVBird 鳥類偵測與監測系統已展現出預防傷害瀕危鳥類的潛力。另一套由日本氣象協會開發的 AI Bird 系統,整合了影像、紅外線數據和雷達感測器,以開發針對風力渦輪機的鳥類地圖,並自動調整運營以減少衝突。
隨著日本尋求重振其離岸風電計畫,解決環保人士提出的問題將是確保快速建設以達成氣候和能源需求目標的關鍵。
「離岸風電是利用國家豐富海洋資源並加速再生能源擴張最有希望的機會之一,」非營利組織全球風能理事會日本區經理松木武(Takeshi Matsuki)表示。他補充說,這是一個「展現創新、合作和領導力」的機會。
對許多專家而言,日本要同時實現《巴黎協定》和 2050 年淨零排放目標的唯一方法就是快速擴大離岸風電。此外,由於能源密集型數據中心的快速建設,以支持日益複雜的人工智慧,額外的發電容量可能更加關鍵。
在東京,氣候與能源組織擔心,任何風電擴張的延遲都可能為擴大使用化石燃料(如煤炭和天然氣)或有爭議的核能等對環境影響更為嚴重的能源打開大門。
「離岸風電是實現碳中和和推動日本新經濟的關鍵,」總部位於東京的再生能源研究所所長、積極推動風電快速擴張的 Mika Ohbayashi 表示。
儘管西班牙、英國和丹麥等國近年來已成為離岸風電熱點,但日本面臨著獨特的挑戰。該國海岸線已成為許多在其他亞洲國家(如中國、朝鮮和俄羅斯)因污染、森林砍伐和工業化而失去棲息地的物種的避難所。問題不僅在於離岸風電會影響多少鳥類,而是對生活在特定棲息地的、數量日益減少的幾種標誌性、受威脅和瀕危物種的影響。
「在日本,適合建造離岸風力發電場的地點經常與鳥類偏好的地點重疊,」日本野鳥會首席研究員浦達也(Tatsuya Ura)表示。「我們擔心大型海鳥,特別是稀有物種,將受到顯著影響。」
日本強勁的風力主要集中在偏遠的北部和西部海岸。這片景觀點綴著眾多瀕危和遷徙鳥類的棲息地,包括白尾海鵰、紅喉潛鳥、海鵰、斜尾海燕和魚鷹。當地鳥類愛好者、環保人士以及日本野鳥會等團體擔心,在急於發展風電的過程中,鳥類棲息地可能會被忽視。
「在選擇離岸風力發電場址時,必須避免對自然環境造成重大影響,」浦達也補充道。「然而,日本關於海鳥和海洋哺乳動物的數據非常少,這引發了對此類選址如何適當進行的擔憂。」
浦達也和其他環保人士對最初急於發展離岸風電表示擔憂,他們認為環境影響評估存在缺陷,例如忽略了築巢地點或計劃在幾個擬議離岸風電項目的繁殖區進行建設。此外,環保人士表示,離岸風電開發商的參與不足。
「公司不與我們協商或談判他們的計劃,這意味著我們無法從早期階段參與項目規劃,」浦達也說。
儘管對特定物種的影響感到擔憂,但普遍的共識是,氣候變化本身對海洋野生動物的威脅比風力渦輪機更大。
非營利組織奧杜邦協會指出,除非我們應對氣候變化,否則北美三分之二的鳥類物種將面臨滅絕。日本野鳥會也同意這一點,並表示他們並不反對離岸風電整體,但希望開發商能更認真地對待鳥類保護。
經濟上的擔憂也同樣存在。如果一個風力發電場在未充分了解其對鳥類的影響的情況下建造,並被發現威脅或傷害鳥類,它可能會被迫關閉或減少運營,從而導致成本增加或潛在損失。
事實上,這正是 2023 年在滋賀縣和福井縣邊界附近一個計劃中的風力發電場發生的情況。一項有缺陷的環境影響評估——據浦達也稱,這是一個常見問題——忽略了附近森林是兩種瀕危鳥類,金鵰和山鵰的家園,據估計在日本分別僅剩不到 500 和 1,800 隻。該項目最終被暫停,給開發商帶來了高昂的成本。
日本最大的電力公司之一 Eurus Energy 也通過電子郵件表示,由於多次鳥擊事件,他們不得不削減北海道濱里離岸風電場的運營。在遷徙季節的幾個月裡,該發電場只能在夜間運行幾個小時,限制了其生產清潔能源的能力。
去年在北海道的兩個離岸風電場已經使用的一種工具是 NVBird,它利用人工智能和熱成像技術來減輕離岸風電場的鳥擊風險。
NVBird 的母公司、總部位於希臘的 Nvisionist 公司業務開發經理 Lampros Argyris 表示,到目前為止,結果令人鼓舞。
「我們在日本的第一批系統於 2024 年安裝在北海道陸地上,」Argyris 說。「它們運行可靠,能夠偵測到有風險的鳥類,並觸發相應的響應來監測和降低碰撞風險,同時最大限度地減少不必要的停機時間。」
這些地點出現的鳥類包括白肩雕、白尾海鵰、丹頂鶴和黑嘴鷗,它們都被國際自然保護聯盟(IUCN)列為易危或近危物種。
NVBird 使用尖端感測器,這些感測器是可適應的,並且可以從每個特定設備收集數據。然後,NVBird 通過自主本地處理人工智能分析數據。這使得它能夠持續監測和偵測鳥類,並在鳥類出現時減慢或關閉運營。
Argyris 表示,這並非一個簡單的過程。
「在北海道,鳥類偵測系統面臨的具體挑戰是極其惡劣的天氣條件、大雪、濃霧、低溫、通信問題以及冬季難以進入現場進行維護,」Argyris 說。為了解決這個問題,該公司正在擴大本地產能,使技術更能抵抗惡劣天氣,並尋求使用日本數據集來訓練其系統。
據 Argyris 稱,NVBird 「運行可靠,能夠偵測到有風險的鳥類,並觸發相應的響應來監測和降低碰撞風險,同時最大限度地減少不必要的停機時間。」
浦達也看到了將衛星和更廣泛的鳥類監測整合起來,以便將風力渦輪機設置在遠離遷徙或築巢區域的潛力。
「該系統……在監測鳥類碰撞事件方面可以起到一定的作用,」浦達也說,特別是「如果它與渦輪機的緊急停機系統相連結。」
由日本氣象協會(JWA)開發的 AI Bird 工具的開發者認為,他們的工具在提高公眾對風力發電的接受度方面可以發揮作用。
「風力發電的可持續發展必須考慮其環境足跡,減輕對鳥類的傷害至關重要,」JWA 的工程師 Bich Ngoc Ho 表示。「保護這些物種符合國際保護承諾,並有助於維持公眾對再生能源的支持。」
AI Bird 是 JWA、學術界和 Leadedge Technology 公司合作的成果,它使用高分辨率視頻和人工智能偵測來識別特定種類的飛行鳥類,包括白尾海鵰和白肩雕。據 JWA 稱,他們在試驗中取得了 94% 的識別成功率。然而,該系統尚未在商業風電場部署。
「基礎研究和開發已經完成,」Ho 說。「通過提供持續的自動化鳥類活動監測,AI Bird 可以幫助運營商做出明智的決策,例如在遷徙高峰期或高風險事件期間調整渦輪機的運營。」
NVBird 和 AI Bird 都可以添加到現有的離岸風電場或正在規劃中的項目中,使其成為一種附加解決方案。但浦達也看到了這個方法的弊端——它依賴於數據,而迄今為止,日本關於鳥類遷徙路線、築巢地點和潛在衝突的數據卻嚴重不足。對於浦達也等環保團體來說,僅僅在敏感區域的項目中添加 AI Bird 和 NVBird 等工具是不夠的。
「以目前的選址方法,風力發電項目與鳥類和海洋生物保護無法兼容的地點將越來越多,」浦達也說。「另一方面,如果選址涉及海洋空間規劃和戰略環境影響評估,就有可能選擇兼容的地點。」
事實上,浦達也所在的組織已經創建了一份關於離岸風電和鳥類的敏感性地圖,他們希望這份地圖能成為更好規劃離岸風電的基礎。
現在是進行適當規劃和數據收集的時候了,因為日本的離岸風電仍處於起步階段,只有七個離岸風電場在線運行,總發電量為 253 兆瓦(MW),其中包括兩個使用 NVBird 的風電場。這些工具可以限制對日本一些最珍貴和最具標誌性的鳥類物種構成的威脅,從而提高對這個艱難產業的支持。
「AI Bird 是平衡清潔能源目標與環境保護的積極一步,」Ho 說。「雖然沒有完美的解決方案,但像 AI Bird 這樣的技術是負責任的風能發展的關鍵一步。」