国内海洋能发电利用海流、波浪、温差、潮流发电发展-能源知识库.PDFVIP

國內海洋能發電利用海流、波浪、溫差、潮流發電發展 我國在海洋能發展上仍屬於研究階段。雖然有世界各國的經驗可供技 術分享，但因為各海域存在著不同的海象特性與地理環境，加上近年來氣 候變遷及台灣多颱風暴雨的氣候特性，相同的工程或技術並不一定適用於 台灣海域上。故必須先對台灣地理環境與條件予以分析，蒐集台灣海域的 海象特性與氣象資料，評估各海洋能發展所需條件與限制。 1. 海洋能海流發電技術與條件需求 海流主要是因海洋中海水溫度差所造成的。海水在赤道暖化時，海水 會流向南北極冷卻、下沉後，再回流到赤道。所以是循環周期性的運動， 故也稱作環流。海流發電，擷取能源的方式類似於風力發電，利用海洋中 的海流驅動渦輪機再轉換成電能。目前全球海流發電 技術仍屬於研究階段 居多，較有名的洋流試驗屬墨西哥灣流（ Gulf Stream ，簡稱灣流）。義大利 的 “海洋流發電”專利項目近十多年來一直引起歐盟、國際工業發展組織的關 注。義大利阿基米德橋公司研制出世界上第一臺海洋流發電機樣機，並在 墨西拿沿海地區進行發電試驗並獲成功，產生電能容量可達 40KW 。美國 佛羅里達州安柏瑞德航太科技大學（ Embry-Riddle Aeronautical University ） 設計的移動式洋流發電渦輪機，可將大西洋「墨西哥灣流」的龐大能量轉 化為電力。據估計，整個大西洋的洋流能量相當於尼加拉瀑布的 2萬 1 千 倍。據報導，目前的「可里奧利里 1號」 (外徑 171 公尺、長110 公尺、重 約6000噸之渦輪機 )在試驗中估計約可發出 83MW的電力，灣流流速大約 2.3 m/s 。 一般而言，當流速越大，渦輪機的轉速也越快，驅動發電的效果就越 好。但當海流流速超過8m/s時，渦輪機可能會產生孔蝕現象，進而破壞機 組；且海流渦輪機轉速較快，較易影響海洋環境及生態，或使海中生物及 殘骸吸入渦輪機，造成損害；且機組抗海水腐蝕也是維修上的一大挑戰， 使得海流渦輪機成本常高於風力渦輪機。 1 台灣東部的黑潮，以每秒約 1 公尺速度往琉球、日本流去。黑潮洋流 寬約 100 到800 公里、深200 到500 公尺，是強勁穩定洋流。黑潮發電是 在深海處安置海流渦輪機組和系統平台，並以纜線錨固在海床上，利用黑 潮的洋流力量帶動渦輪機發電。再利用海底電纜將電輸送到陸地上的電廠， 經變電加壓後傳送到各地。據台大海洋所 1985 年至2002 年有關黑潮在台 東與綠島 9048筆資料，發現若以台東與綠島間的黑潮為例，若以 1MW 雙 葉片海流發電機組估計，在 25 平方公里設定為一個場址( )海域面積，約可 布放 1000MW(即 1GW) 。然而目前深海發電技術未成熟，輸電管路、維修 工程都是海上作業的一大挑戰。 2. 海洋能波浪發電技術與條件需求 即是以波浪發電裝置將波浪的動能轉換成電能。波浪轉換系統通常可 分為三部分。第一部分為擷取系統，將分散的入射波浪聚集於一區域上， 提高波浪的振幅與能量密度。第二部分為轉換系統，把獲取的波浪能量轉 換成電能。表 1 為目前常見的波能轉換器。第三部分則是儲能系統。波浪 能發電系統可設置於海岸線或離岸的近海區域，各有優缺點。設置於海岸 線的發電系統較容易安裝及維修，不需要深水繫泊與非常長的海底輸配電 纜，缺點是波浪能易遭地形破壞，符合條件的波浪能獲取場址較少，通常 會利用各種聚波技術來補償因為海岸地形所造成的波浪能損失。設置於離 岸的波浪能發電系統，雖然傳輸成本及線路損失較大，但因動力來源隨波 浪振幅的平方增加且結構性成本較海岸線區域少，就成本效益而言，離岸 波浪能發電應比設於海岸線波浪能發電為高。不過，此系統的長期發電穩 定性及成本效益監測等問題仍待克服。 表1波浪能轉換系統型式 形式 說明 震盪水柱(Oscillating Water Column) 利用波浪上下之運動，帶動 空氣上下流動來轉動渦輪進