海洋占了地球表面超過7成面積,除了為人類調節氣候、提供食物、滿足交通運輸需求,現在還能幫忙發電,成為再生能源的新選擇;事實上,歐洲國家的波浪發電和潮汐發電已經行之有年,而台灣發展的現況又是如何呢?學者表示,目前國內已有大型電廠投入「溫差發電」前期研發工作,產學界針對波浪發電的研究成果也相當豐富,另外值得一提的是,台灣跟日本是全球唯二、能利用黑潮來發電的國家,如果大型實驗計畫順利成功,未來甚至能在海底打造大型電廠,成為終年穩定供應的基載電力來源。
TVBS記者戴元利:「政府喊出非核家園,也就是2025年再生能源占比20%的目標已經確定跳票,而台灣下一個新興能源的希望又在哪裡呢?答案就在我們周圍的海洋,學界看好,一旦海洋發電成功推進,它未來的角色甚至能取代核電廠。」
靠海洋發展的再生能源,包含波浪發電、潮汐發電、洋流發電、溫差發電和鹽差能發電,我們來到海洋大學水動力實驗室,一探學界最新研究進展。
海洋大學海洋能系統中心主任林鎮洲:「下面有一個通道那水,波浪進來的時候從通道下面進來,然後這邊有一個我們稱為氣室,這個氣室裡面有空氣,那波浪進來的時候,你看到波浪上下,會擠壓這裡面的空氣,那空氣就產生一個壓力,會推動這邊的,我們稱為渦輪機,那渦輪機再帶動發電機。」
紅燈亮起代表發電成功,後台同時蒐集電壓等數據,作為海域實測重要參考,這款由海大研發的振盪水柱式波浪發電裝置,未來結合海岸防波堤將24小時運轉,海大同時身兼實驗基地,成立全台第一座海洋能測試場。
海洋大學河海工程系教授臧效義:「測試場一個很重要的目的,因為就像我們實驗室,如果沒有測試場的,這樣子的一個裝置,很多人在實驗室做完,他拿到現場,他根本不知道它結果如何。」
40噸重怪手緩緩抵達海洋能測試場,接下來廠商得耗費數周,把自行研發的波浪發電機組,做最後組裝。
富連海能源科技副總翁卿亮:「波浪是可大可小,那所以說它轉動角度呢,不一定那麼乖,就是持續量那麼大,所以它間歇性的,所以利用這種多極數的,多極數低角度轉動就可以發電這樣的特性,是特別適合在這個波浪發電上面。」
發電機結合浮筒和怪手放在海岸邊,隨著波浪起伏,浮筒前後擺動、上下擺動或左右擺動,便能帶動怪手的油壓鋼,將浮力轉換為機械能、進而發電,另外模組化設計也適合極端氣候,躲避暴浪強颱更彈性靈活。學者看好,台灣有波浪發電條件與自製發電機組的技術,但前期研發很燒錢,仍有待國家資源擴大投入。
海洋大學河海工程系教授臧效義:「政府就算投資,一個真正成熟的機組,假設來它放在這個地方,它要施工它要製造,對然後製造它還要來這裡測試,它還要看它的電量,然後還要做調整,它這整個如果到真正可以維持穩定,可以知道該怎麼發電的時候,那已經至少都要三到五年,所以你現在不做,你就是五年之後就沒有了。」
波浪發電可挹注綠色能源,但大小不穩定,屬於間歇性供電,而終年穩定的黑潮,成了基載電力新希望。
玻璃纖維打造的巨大結構體,不分日夜,在高雄組裝實測,2021年國家海洋研究院與台大、海大聯手,打造20瓩的浮游式洋流發電機,研究計劃主持人台大教授郭振華用25分之1縮尺模型介紹發電原理。
台大工程科學及海洋工程系教授郭振華:「看到這兩個掛勾呢,我們會用一個錨定的東西,就是水底下有一個很重的東西,把它放在海底,然後用一條線拉著這個東西,像放風箏一樣,把它放在那個黑潮表面,水流最強的那個地方,如果我們在海裡面,像放風箏一樣把它放出來以後,靠著這個東西它就會浮在水面上。」
台大工程科學及海洋工程系教授郭振華:「水下通訊基本上就是像這樣子的一個設備,這裡是GPS,那這個是它的那個,裝通訊器的一個容器,那裡面有電池,那下面這裡就是有一個那個收發器。」
郭振華評估,台灣與日本是全球唯二能發展黑潮發電的國家,技術不相上下,不過鑽研海洋發電超過20年的中山大學教授陳陽益點出,黑潮發電仍有亟待克服的痛點。
中山大學海洋環境工程系西灣講座教授陳陽益:「防止海生物的附著,到目前呢全世界幾乎只有克服到一年,你再附著的話呢,你沒有適當地避開的話,它不僅造成機組的不穩定,又增加重量啊,增加重量阻擋水流的流速。」
大型拖船模擬洋流,拉著發電機組向前跑,去年高雄外海為期3天的測試,目標每秒流速1.5公尺,每小時達到20度發電量,結果優於預期,每秒流速1.1公尺發電量就能滿載,國海院設定目標,要在2030年前,打造100萬瓦發電機組、超車日本。
國家海洋研究院院長陳建宏:「如果說我們今年測試成功,那明年我們會把它放在綠島,那個附近那大概500公尺深,那這樣子我們就可以進入實際的一個黑潮的測試,如果這個測試成功,那我想我們在測試方面也可以領先日本。」
國內產學研界摩拳擦掌,然而海事工程、電纜鋪設難度高,導致成本造價昂貴,海洋發電不如想像中簡單。
國家海洋研究院院長陳建宏:「我們希望結合發電機慢慢測試之後,我們能夠發展到一個大概5MW的,這樣一個容量就是一個機群,不是只有一台它就變成一個機群,那能夠來提供綠島的用電,這個我們也是在構想,所以這個也許是我們,把它真實應用的第一步。」
東部海域和綠島大型試驗蓄勢待發,台灣海洋發電產業正式鳴槍起跑。
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