海島國家的綠能生力軍 「海洋能」是什麼? 台灣技術下一步往哪走?

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隨著台灣淨零碳排的藍圖逐漸成形,使用更多綠能發電便成為必然的趨勢。身為海島國家,環繞台灣的海洋成了充滿潛力的資源,但是,台灣的「藍海」策略準備好了嗎?

台灣四面環海,有潛力可以用海洋發電。圖片來源:MagicTV / Pixabay

黑潮穩定 創造洋流發電可能性

台灣地狹人稠,資源稀缺,且由於目前仍仰賴煤炭、天然氣等化石燃料發電,2020年進口能源占比近98%。另雖近年已大力研發可再生能源,2020年的供給量卻僅佔2.09%,仍有很大進步空間。不過,身為海島國家,台灣在發展海洋能上有著得天獨厚的潛力,這可能有助於推進能源轉型,並協助彌補電力缺口。

所謂海洋能,根據國際再生能源署(IRENA)的定義,係指利用海洋的各項條件來發電的方式,包含了波浪能、潮汐能、鹽差能、溫差能。台灣四面環海,東側有全球第二大、屬於太平洋洋流的黑潮通過,塑造了洋流發電的優勢條件。

黑潮厚度約500至1000公尺、寬度200餘公里,流速最快達時速0.72公里,其中綠島及蘇澳外海的流速最快,如能有效利用水流轉動渦輪機,可以為台灣提供穩定且乾淨的電力。

發展成本高 台灣自力研發「黑潮能」技術有成

然而,海洋能的發電機組須設置於海洋上,且須能承受洋流持續的衝擊,無論是研發、設置、測試還是實際運作的成本,都高出其他發電方式,且有諸多障礙有待克服。因此雖然海洋能技術在19世紀就已問世,各國仍大多專注在其他發電模式上,直到20世紀末才開始積極投入與開發海洋能。

海洋能發電初始成本高,構成最大發展困難。圖片來源:rzierik / Pixabay

台灣2009年推動「能源國家型科技計畫第一期程」時,已將海洋能列為六大發展主軸之一,並在2014年至2018年的「第二期國家型科技計畫主軸專案計畫」中,開始推行波浪與黑潮發電技術的研發。歷經十幾年的發展,目前已取得初步的成果。

國家海洋研究院與國立中山大學的研究團隊於2020年,選定距國家及洋流能發電測試場32公里的台東縣富岡漁港,以及距綠島西南海域55公里的新港漁港一帶作為洋流發電的基地港,並將實驗性的50瓩洋流發電機組升級為400瓩,同時進行實地裝機測試,目標是在2025年前達到2000瓩的目標。

強化應對颱風能力 台灣團隊開發新型發電機組

同年,國家海洋研究院又與國立台灣大學、國立海洋大學的團隊合作,開發發電量10瓩的「翼型」浮游式洋流渦輪發電機組,並於年底前完成水深60公尺的實海耐壓及發電測試。考量台灣颱風頻仍,可能毀損發電機組,新設備也以特殊設計強化面對颱風的能力。

除了以流線性的構造減少水流阻力、避免破壞外,這款浮游式發電機組還可憑藉浮力在洋流中上下移動,平時可在水深20公尺至30公尺處進行發電,颱風來臨時則下潛至水深50公尺至60公尺處,而且體積不大,可輕易由船隻載運至發電地點,未來有望挑戰20瓩發電量。

技術漸到位 後續配套仍待完備

雖然技術已逐步到位,且海洋能也已納入國發會發布的〈台灣2050淨零排放路徑及策略總說明〉,足見國家發展海洋綠能的決心,但在生態與基礎建設等面向上,仍有許多配套措施有待完備。

在生態部分,2021年一份發布在《生物保育》(Biological Conservation)期刊的研究指出,潮汐能、洋流能等海洋能的發電機組必須設置在海中,其旋轉的扇葉可能會讓不慎被捲入的海洋生物受傷或死亡;除此之外,發電機組在水下產生的噪音、發電所造成的電磁場干擾與轉變等未知因素,也可能會衝擊附近的生態。但在現階段,黑潮流經的台灣東部海域環境數據資料仍不足,導致生態風險仍為未知。

除此,沒有完善的基礎建設、電網支撐,以及明確的後續商業化架構,海洋能要成為台灣綠能生力軍,還需要更深入的通盤規劃。

 

參考資料:

國發會,台灣 2050 淨零排放路徑及策略總說明

台灣經濟研究院(2021年12月7日),台灣推動海洋能產業發展之前景

Biological Conservation(2021年10月),Are fish in danger? A review of environmental effects of marine renewable energy on fishes

地球科學研究推動中心(2021年7月11日),國海院攜手台大研發「浮游式洋流發電機組」 完成實海測試

關鍵評論網(2021年5月31日),海洋能發電,是台灣下個兼顧國際化與在地化的能源產業

關鍵評論網(2021年5月7日),2050年淨零碳排,政府該開始思考「黑潮發電」等海洋能源相關政策

自由時報(2021年1月14日),洋流發電商轉測試 選中台東縣2基地港

科技新報(2019年10月2日),顛覆黑潮穩定洋流印象,台大首發現黑潮水層剖面像千層蛋糕

科技報導(2015年4月),台灣海域能源

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