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台灣海域波浪發電潛力無窮

2007/05/05 經濟部能源局 點閱人次: 933

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■撰文:薛英林

海洋能源發電在1970年代油價狂飆時,曾有過短暫的風光歲月,而且歐洲與中國都曾測試相關的原型波浪發電機。但1990年代油價回軟,後續資金遂告枯竭,且風力發電與其他再生能源的進展也排擠了海洋能源開發計畫。不過近來包括美商奇異公司、挪威商Norsk Hydro與德國能源巨擘Eon,都開始投資新的能源開發計畫或入股小型海洋能源公司。

波浪發電是繼潮汐發電之後發展最快的一種海洋能利用,到目前為止,已有日本、英國、愛爾蘭、挪威、西班牙、葡萄牙、瑞典、丹麥、印度、美國、中國等國家和地區在海上研建波浪發電裝置。

波浪發電

波浪發電係利用波浪上下振動特性,藉由穩定運動機制將海浪動能轉換成電能。以往由於維修保養的技術瓶頸,使得有效利用波浪能的案例極為有限,但近年來該項技術已有所突破,除了把原來在深海域發電轉移到淺海域外,並結合其他與波浪發電有關的技術以改善效率。波浪能獨立穩定系統分為3個部分,將波浪能轉換為不穩定的液壓能,液壓能直接驅動電機就可產生穩定的電能,能量監控系統計算波浪能,進入裝置系統用戶使用多少能量並發出指令,將多餘的電能貯存用來製造淡水及冰,實現對波浪的控制完全脫離柴油機電網等一切動力輔助系統。

如英國海蛇號(PELAMIS)波浪發電裝置,由英國海洋電力傳遞公司(Ocean Power Delivery Ltd)研製,其由若干個圓柱形鋼殼結構單元鉸接而成,外型類似一列載客火車,為漂浮式的一長形半潛式裝置,總長約150公尺、寬3.5公尺,總重量達700公噸,裝置容量為750瓩,可將波浪能轉換成液壓能,進而轉換成電能。

此外,海蛇號具有蓄能環節,一個控制中心還有11kV的輸電纜與國家電網連接,因而可以提供與火力發電相同穩定度的電力。目前英國海洋電力傳遞公司在葡萄牙北部的大西洋靠近POVOA DE VARZIM離岸3浬的地方,建造世界上第1座商用波浪發電站,屆時可由電網供電2.5兆瓦,滿足1,500個家庭用電需求,並創造新的就業機會;預計在未來10年該市場將有10億多歐元的價值。

善用自然資源 為減廢盡心力 台灣為一海島地形,海岸線長約1,448公里,每年約有半年以上的東北季風吹襲,波瀾浪濤終年不斷。台電公司對波浪發電的注意是從民國75年開始,除著手收集整理台灣四周海域波浪資料外,並委託美國E.O.TECH顧問公司進行波浪發電可行性研究。台灣西部海岸波浪能源密度為3kW╱m、西北海岸及東南海岸7kW╱m、東北海岸波浪能源密度為13kW╱m。相較英國西岸大西洋東海岸波浪能之密度20~40kW╱m偏低些,但台灣波浪所含能量是與其波高的平方成正比,因此有發展潛力。 全世界波浪蘊藏量約2,386億瓩,台灣地區波浪蘊藏量約1,000萬瓩,假設可開採1%約10萬瓩,以波浪發電壽命為15年初估,可為本島帶來1兆以上的經濟利益。隨著「京都議定書」正式生效後,我國雖非聯合國會員國,但身為地球村成員,為善盡環境保護責任及追求永續發展,應積極回應及推動各項減廢措施,並進一步提升國家競爭力。 我國計劃2010年再生能源將占能源總消耗量約10%,相較歐美各國確實有顯著的落差,如蘇格蘭2010年再生能源占其總能源比例的18%,並在2020年將這一比例提升至40%。目前,挪威再生能源已占能源總消耗近60%,石油和煤占36%及7%,天然氣蘊藏量雖高,但使用不到3%。丹麥政府在「能源21行動」計劃2030年再生能源自給自足,風力占50%、太陽能15%,其他占35%。美國計劃在未來20年內,以新能源替代中東石油進口量的75%,到了2040年,以氫能源每日取代1,100萬桶石油。冰島預計至2050年全部汽車及船只能使用氫能源。瑞典則在2020年將擺脫對化石燃料的依賴。期望國內政府在全力發展太陽能與風力的同時,也能察覺到歐美正興起波浪發電產業之趨勢。

未來之源,潛力無窮

海洋能產業目前乃在草創階段,但從北海到太平洋都可見到這類發電機進行測試的蹤影,包括:美國新澤西州、夏威夷、蘇格蘭、英格蘭、挪威及西澳等地沿岸。之所以備受矚目主要是工程師及科學家持續進行研究發展,且波浪能具有以下幾個優點:

一、在最耗能的冬季,可以利用的波浪能量最大,不像風能或太陽能易受天候因素影響。

二、海浪資源除季節性及漲退潮因素外均不會中斷,是取之不盡的能源,可24小時連續發電,且較不受國情及戰爭影響。

另外,可多方使用以提升經濟利益,例如:

一、防波:將波浪發電設備建置在約5~10公尺深的海域,離沿岸有相當距離,因為利用波浪的能量發電,消耗了波浪能量,所以波浪發電機組的設置,類似形成防波堤,可減少建構與保養防波堤的成本。

二、觀光:因設置了波浪發電機組,後方海域將成為平靜的海域,可以進行海洋休閒活動,如:潛水、香蕉船、水上滑板、拖曳傘、游泳等,另外可以提供漁民養殖,為當地帶來財富。

三、軍事方面:由於波浪發電機設置在離沿岸一段距離,如此可防止登陸搶灘、走私等,具有軍事、國防與海防3種正面效果。

四、預防地盤下陷:因為在波浪發電設備之後,幾乎是平靜無波的海面,可以在此海域進行養殖,避免因為在陸上養殖、抽取地下水,而造成地盤下陷。

對此英國海洋電力傳遞公司業務開發部主任卡爾卡斯表示:長期而言,這可能是最有競爭力的能源。既然目前已取得很大的發展,在相關高技術後援支持下,海洋能應用日趨成熟,為新世紀充分利用海洋能展示美好的前景,一旦技術開發成熟並商業化後,成本必然會下降。

預估2020年後全球海洋能的利用是目前的數百倍,因此海洋能被稱為「未來之源」。台灣地理位置除了擁有極佳條件發展太陽能及風力外,千萬不要忽略還有波浪能的存在,建議可研發波浪能源與海上風能互補等發電產業,以善用台灣優越的自然條件。(作者任職於台塑海運公司╱資料參考:Ocean Power Delivery Ltd Cooperation Wuth the Power Industry、Hydrokinetic and Wave Energy Technologies Technical)


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