在蓋離岸風電之前，先讓海洋地質探勘船「大地能源號」來幫海床把個脈

東漢史學家班固所著的《漢書》，是中國第一部斷代史。

該書〈枚乘傳〉有這樣一句話：

「泰山之霤穿石，單極之綆斷幹。」

意思是說，泰山的滴水可以滴穿岩石，單獨一條井繩可以磨斷井欄上的木架。

班固的這兩句話，演變成兩個成語：滴水石穿、繩鋸木斷。這兩個成語的意義相同，比喻只要有恒心毅力，就能夠成功。

滴水石穿，也作滴水穿石，或水滴石穿，其中以前者最為常見，讓我們試著造個句吧。

• 屋簷的滴水，將簷下的地磚滴出一溜小坑洞，這是水滴石穿的實例啊！
• 古人說：繩鋸木斷，水滴石穿，只要有恆心毅力，哪有解決不了問題。

滴水果真能穿石嗎？豈只能穿石，還能鑿穿大山呢！你去過太魯閣嗎？壁立千仞的立霧溪峽谷，就是立霧溪經年累月沖蝕、切割出來的。你去過北海岸的石門洞嗎？那是海浪長期拍打、侵蝕形成的。除了水的作用，風蝕作用也不容小覷。你去過野柳嗎？那些奇岩怪石，包括聞名的女王頭，主要是風蝕作用形成的。

小朋友或許會說，河川和風力真有那麼大的力量嗎？我怎麼看不出來！要知道，除了地震、火山等劇烈活動，一般地質變化都非常緩慢，我們雖看不出來，卻是塑造地形、地貌的主要力量。

直到 19 世紀初，人們仍相信「災變論」，也就是說，地球上曾發生過突然的、災變性的變化，山脈、峽谷都可頃刻形成。他們認為，上帝可以隨意塑造地球，大自然不是科學所能解釋的。1830～1833 年，英國地質學家萊爾連續出版《地質學原理》三卷，推翻了災變論。萊爾認為，地球的變化是風霜雨露等長期、緩慢作用的結果。

火山、地震等地質活動，看似驚天動地，其實影響有限。真正影響深遠的，仍是我們察覺不出的漸進性變化。我們覺察不出菲律賓海板塊仍在擠壓歐亞板塊，台灣和中央山脈就是這樣形成的。

我們察覺不出河川的侵蝕作用，台灣山區的大小峽谷，就是溪流長年累月切割出來的。地球有幾十億年的歷史，有道是：時間可以改變一切，只要加上時間因素，任何我們意想不到的變化都可能發生。

總之，成語水滴石穿，不僅是句激勵人的話，它說明了地質上的漸進性變化，它是有科學根據的。

• 本文轉載自科技大觀園，原文為《等待風起之時：離岸風電催出綠能新願景！》
• 作者 / 科技大觀園特約編輯｜沈勤譽

據國際風力發電顧問公司 4C Offshore 的評比，全球排名前 50 名的優良風場，就有 17 處在臺灣，皆位於臺灣西部沿岸，集中於桃竹苗至臺中外海一帶。換言之，臺灣具備了發展離岸風電的絕佳地理條件。

因此，在臺灣西部濱海及澎湖地區，不管是陸域或海上，都可看到偌大而醒目的白色「巨型風車」矗立著，已經成為我們相當熟悉的風景；這數百座的風力發電機持續運轉，見證了臺灣從傳統能源往再生能源轉型的歷程，也推動著臺灣綠色能源的蓬勃發展。

談到綠能風電，德商 wpd 達德能源（2016 年併購英華威）是在台積極推展綠能的關鍵推手之一，2006 年在苗栗建置首座風力發電設施後，從此開啟國內風力發電的風潮。我們特別專訪達德能源董事長王雲怡，以其投入綠能產業 20 年的豐富經驗，為我們解析新能源的產業特性及發展趨勢，以及臺灣在綠色能源的產業契機，另外也針對有意投入綠能產業的年輕學子提出建議。

離岸風電的優勢：風場興建非常快速

「風力發電的原理很簡單，小時候大家一定都玩過風車，」王雲怡解釋說，利用葉片的轉動來驅動發動機，能量會轉換成機械能，再透過齒輪調速器將齒輪的速度提升，進而帶動發電機，經過升壓變壓器將電壓提升後，即可將電流併入台電電網供應電力。

至於陸域風電及離岸風電的差別，就在於前者的風機安裝在陸地上，後者則安裝在海上，會打樁到海底約 45~65 公尺深。由於臺灣陸域可供開發之優良風場已漸趨飽和，海上風場條件更佳，仍有不少離岸風電潛能可供開發，因此成為近來政府推動再生能源最重要之項目之一。

王雲怡表示，跟傳統電廠不同，風場的興建非常快速，把基樁打好後，將連接風機的柱子綁鋼筋、灌上水泥，然後把塔筒、機艙、葉片逐一放上去組裝起來即可，一隻風機的施工期間大約只要 4 至 5 週。

風電維運的挑戰——發電機組得「抗震抗颱」

雖然基本原理很簡單，但風電相關設備必須面臨風吹、日曬、雨淋，甚至國外還會下雪，必須設計出足以對抗大自然環境的規格，尤其臺灣每年都有不少颱風及地震，有些民眾會好奇，是否會對風機造成損害？

王雲怡說，「臺灣有非常嚴謹的地震建築規範，只要做好地質土壤分析再進行設計，耐震都沒有問題；至於颱風威脅，風機只要遇到中颱等級（風速約每秒 25 公尺）就會停機，最大則可承受每秒 70 公尺的風速，目前為止臺灣還沒出現過這麼強烈的颱風。」她強調：「我們從 2006 年興建的第一座風場至今，經歷過很多颱風及地震，到現在都屹立不搖，顯見耐震及耐颱的技術完全沒有問題。」

臺灣推動離岸風電比較大的挑戰在於，風場興建時對氣候及海象的要求很高，而臺灣海峽一帶的東北季風很強，考慮到風速、波浪、海流等條件，可以進行海上作業的天氣窗口（weather window）時間沒那麼長，只能在 3 至 10 月進行安裝；而陸域風電的土木工程比較不受影響，但進行吊裝作業時同樣需要考慮風速問題，通常也會避開東北季風盛行的冬季。

政策與觀念水到渠成！綠電接受度大增

投入新能源產業達 20 年，王雲怡深刻感受到各界對再生能源的認知與態度的巨大轉變。過去臺灣只有傳統的火力發電、核電這類集中式大型電廠，主管機關較缺乏再生能源知識，當時她跟主管機關報告時，告知風力發電一度電的成本只要 2.5 元，長官非常驚訝，因為他們還停留在一度 5 元的認知。

「臺灣 98% 都是採用進口燃料，吃掉我們非常多的國內生產毛額（Gross Domestic Product；GDP），長年維持低電價都是靠政策補貼，嚴重扭曲電價結構，因此臺灣各部門的能源效率指數也居世界末段班，排名最浪費能源的第十七名。」王雲怡指出臺灣傳統能源使用模式的缺點。

所幸透過各界對政策及觀念的大力推動，達德能源等開發商也積極提供歐洲及世界的發展經驗，獲得政府參考採納、並具體落實為再生能源政策，改變了臺灣能源市場及結構。2017 年 1 月《電業法》修正通過後，開啟綠電交易自由化的新紀元，從發電、售電到用戶這條路終於打通，打破國營電力事業壟斷的局面。

另一個關鍵政策是，臺灣引進德國推廣再生能源的 Feed-In Tariff（FIT）制度——對綠電保證整批躉購，有效鼓勵開發商投入建置風場，投資者也樂於參與其中。相較於傳統由政府補助企業購買設備、但無法保證設備被完善維護，2000 年開始德國首創的躉購制度讓開發商自行投資，由政府以躉購費率保證收購綠電 20 年，相關制度展現絕佳的成效，已獲得世界超過 70 個國家採用。

政策目標明確，風電國家隊指日可待

2016 年政府確立能源轉型的主軸，明確訂出 2025 年再生能源佔發電比例提升到 20%，為再生能源注入一劑強心針。王雲怡強調：「我們擁有發展太陽能、風電、地熱、海洋能的優異條件；以風力發電為例，臺灣西部的風力品質很好，而這一帶剛好是臺灣人口密度高的地區，這是老天賜予我們的禮物！」

「但開發商看的不是風能品質，而是政策支持度！」王雲怡坦言，只要政策目標明確，並提供適當的誘因與機制來創造市場，不僅國內外的開發商會積極投資，企業也會主動採用再生能源，創造正向循環；尤其現在許多國家或國際大廠都要求出口要取得「再生能源憑證」，企業都搶著購買，臺灣的再生能源前景值得期待。

令她振奮的是，現在各單位都注意到綠能，科技業、金融業、投資業也積極佈局，無論從市場經濟或社會責任的角度來說，各界對綠色能源的接受度愈來愈高。

值得一提的是，綠能不僅扮演守護環境、潔淨能源的角色，也是推動產業創新的火車頭之一。經濟部為了推動風電設備國產化，明確規範開發商應採用 50% 以上的國產化設備，未來更希望能夠組成國家隊，一起爭取海外市場的龐大商機。

臺灣風電 20 年，最難的不是工程——是溝通

王雲怡投入臺灣風電產業 20 餘年，一路走來最感到困難之處，並非海外技術轉移或施工上的難題，而在於如何說服政府單位及民眾，接受新興的再生能源觀念。王雲怡舉例：「當初在蓋示範風場前，得先舉辦公聽會，讓當地民眾理解風場與民眾的利害關係，例如可能產生的噪音、風場造成當地景觀驟變，甚至是土地使用等問題。」

但「溝通」兩字寫起容易做起來難！由於達德能源無法取得里民個資，光是要委請里長組織大部分里民到場就相當耗時耗力，遇到里民參加意願低迷時，還得租用選舉用的廣播小貨車，在當地廣為宣傳，懇請鄉親來參與公聽會。

王雲怡表示，溝通工作一度讓她疲於奔命，但所幸投入大量時間心力溝通後，風場建設如今已步上正軌，總算是甘之如飴；她表示，投入風電產業 20 年，最讓她感到成就感的除了《電業法》修正，為風電在臺扎根打下基礎外，就是讓大部分的民眾認識何為「風電」，成為臺灣人能所接受的再生能源選項。

想卡位綠能產業？語言能力很關鍵

「石化燃料已是末路，綠能則是未來趨勢，」王雲怡認為綠色能源還有很多進步空間，未來一定會愈來愈便宜，而且還有地熱、海洋能源等新技術不斷發展，不僅有很好的前景，而且可以獲得社會認同及價值，是年輕人可以貢獻一輩子的產業。

至於投入綠能產業應具備何種特質與技能？王雲怡強調：「新能源是全新產業，一開始一定會遇到很多困難，必須要有一定的受挫能力及抗壓性，另外要有足夠的創造力；在專業領域方面，只要具備土木、機械、造船或理工背景，其他專業都可透過在職訓練培養，最重要的是要跟全世界人才溝通，必須具備較佳的英文能力。」

隨著地球永續的議題受到大家重視，現在對新能源有興趣的年輕學子愈來愈多。王雲怡認為，開發商清一色是外商，會引進最先進的標準與要求，提供友善的工作環境與紮實的訓練，雖然有時在海上工作比較辛苦，但相信可以帶來很高的成就感與自我肯定，是很符合時代潮流的職涯選擇。

參考資料

• 「乘風」突破綠能瓶頸，臺灣離岸風電大未來——專訪臺大機械系教授楊鏡堂
• 海面上的超大型離岸風機，是抵禦氣候變遷和提高能源自主的瑪利亞之牆嗎？
• 4C Offshore－〈Global Offshore  Wind Speeds Rankings〉
• 經濟部能源局－〈離岸風力發電規劃場址申請作業要點〉
• 風力發電單一服務窗口－〈潛力場址〉
• 海上巨型風扇的支撐者——水下結構

本文由 NEPII「第二期國家型能源科技計畫」委託，泛科學執行

•  活動紀錄／馬嘉駿

政府為推動「非核家園」能源政策，近年將「離岸風力發電」作為重點發展項目，更喊出要讓臺灣成為離岸風電的示範市場。今年（2018）四月經濟部已完成離岸風力發電規劃場址遴選，共計 7 家開發商（10個離岸風場）為遴選獲選業者，合計總分配容量達約 3,836 MW。今年六月，經濟部也已完成規劃場址競價，共計 2 家開發商（4 個離岸風場）獲選，114 年完工併聯總計容量達 1,664 MW，我國離岸風力發電正加速前進。

然而相較北歐國家擁有成熟的離岸風電技術，對離岸風電陌生的臺灣是否真的能從中創造龐大就業機會？環境衝擊與漁業衝突能否取得平衡？十月六日〈第二期國家型能源科技計畫總期程期末成果展〉中，知洋科技總經理湛翔智由離岸風電技術談起，一探風場建置流程與其中商機。

為什麼要推動離岸風電？臺灣竟然是世界優良風場？

湛翔智引用臺灣電力公司民國一百零六年發電能源結構佔比資料，燃氣和燃煤發電佔比各為 39％，位居龍頭，綠能電力勢在必行。

湛翔智指出，臺灣是風能分佈極佳的區域，發展離岸風電具有相當大的潛力。但風力電場位置選擇，並非以風力大小作為唯一考量，尚依據幾項因素：

1. 場址運送電力成本
2. 排除航線
3. 排除生物棲息地

今年六月場址選擇結果出爐，共有彰化、雲林、苗栗、桃園四處，其中以彰化佔比62.6%居全臺之冠。而接下來的風場開發，將會是一個龐大的長期工程，仰賴海事工程、風機安裝工程、環境調查……等技術團隊搭起具規模的產業鏈。

給你滿滿的大平台！風場開發是科學與商機的大平台？

風場開發流程主要有四大步驟：

1. 開發前調查
2. 安裝水下基礎
3. 安裝風機與變電站
4. 風場運作與維護

其中，開發前調查各有三個子項目研究：風場條件、地質條件、生態條件，確保後續工作人員與設備的安全、降低風場對海中生物影響。

風場條件調查，藉由團隊搭建海氣象觀測塔，收集風能、氣象、波浪、海流、潮位……等資料，設計風電機具暴風抵抗條件，避免設備在極端天氣遭受破壞，甚至造成人員生命安全。地質條件調查則依靠聲納原理的「地球物理震測技術」，及「大地工程鑽取岩心技術」，取得海底地質軟硬度、斷層位置，確使風電機組建置不致傾斜倒塌。

擁有前期各式調查資料後，團隊便會展開「前端工程設計」，反覆討論或變更設計，包括港口後勤計畫、電力電網併聯計畫、以及風電機具的支撐結構設計、水下基礎設計。湛翔智以支撐結構設計為例，團隊工程師必須藉由前期風場調查、地質調查資料，計算承載機具結構是否會機械疲勞？也就是所謂的應力集中與變形量的計算；又或是計算設備搭建後是否會造成土壤液化……等地質變化可能。

接續水下基礎、風機安裝完成後，更還要有「專案認證」團隊進行最後把關，電廠才能正式運轉。其工作內容包含檢查計算過程、採購過程是否達到預期目標，確保風機、電纜、變電站、輸電網、監控中心各個環節並無疏漏。湛翔智表示，此環節目前只能依賴擁有豐富經驗的國外公司，而我國經濟部標檢局刻正扶植臺灣認證團隊。

而在整個風場開發過程，湛翔智一再強調承接工程「統包商」的重要性。其必須具備船機設備、工程技術、採購能力、調查能力、風險管理、海上作業安全等多項專業技術。尤其是海事安全，人員多半在風力極大的海事條件下，甚至是吊掛一百公尺高的風電機具作業，必須具備人力專業訓練和風險管理能力。

由此可見，風場開發需要大量人力，更儼然自成一個產業鏈。湛翔智樂觀表示，離岸風電將會創造出巨額就業機會。

說了那麼多離岸風電的好，它難道不會影響生態和漁業嗎？

至於許多人擔心離岸風電的環境影響，風機施工期間所造成的水下噪音對海洋生物之影響，可藉由國外已成熟之減噪施工技術，譬如使用氣泡幕、氣球網、隔離套管的工法，減輕風機設備打樁時的噪音干擾；亦或是於風機安裝振動感測器、水下麥克風，即時監控噪音問題，並能夠迅速擬定解決方法。

產業衝突上，漁業和離岸風電發展，湛翔智相信兩者是共榮共好，絕非競爭關係。漁業工作者在未來還能經過專業訓練，成為風電場環境調查員，兼顧海洋生態和漁獲捕撈永續性。

本文由 NEPII「第二期國家型能源科技計畫」委託，泛科學執行

在蓋房子之前，得先幫建地來個地質身家調查：土質鬆軟還是結實、有沒有土壤液化的可能……等。那當我們要在海上蓋離岸風力發電的「大風車」，為了不要讓它們轉一轉反而隨風倒下，了解海底下的地質狀況也是興建之前首要的任務。

這次要接下這個任務出航的勇士，是台灣第一艘自有的海洋地質探勘船「大地能源號」（Geo Energy）。它最主要的任務就是到風機預定架設的位置，沒有偏差、非常精準地鑽探到海底，取得這個區域的土壤樣本。專業人員靠著它取回的樣本以及當地的海床資料，來分析這架風機該如何架設，才能安全又穩固。

要做到這一點，絕對不只有把船開過去、鑽頭放下去這麼簡單。

絕對不能挖錯洞！動態定位系統 On

先說說定位吧！為了要精準的在風機預定架設的位置鑽探，船的定位相當關鍵，透過 GPS 衛星定位將船開到預定地點只是第一關，第二關則是得讓船在鑽探的這幾天中都不能動。你總不希望在鑽探取樣的時候，你的船還跟著盧廣仲的魚仔游來游去、搖來搖去吧！

在風、海浪、洋流的各種「騷擾」下，船要能固定在同一個位置，一般是依靠錨來固定，而且大多不只一個。不過在大地能源號上，並不是用錨來固定船隻，而是用動態定位系統（Dynamic Positioning System），讓整艘船在鑽探過程中不受到風浪因素而偏移。這個動態定位系統可以根據儀器所測到的風速和風向，即時修正船隻位置，讓船保持固定。

動態定位系統有如此的能力，在於它掌控了四個引擎。大地能源號的主人家、環球測繪公司地工技術總監黃宗宸解釋，這個系統會分析海流的流向、流速，並去預測下一秒的海流狀況，讓引擎朝反方向產生推力，使得探勘船能固定在原處。「這四顆引擎是 24 小時不間斷在燒油，一天就要燒掉 15 噸的油。」黃宗宸說。（我相信老闆心裡在淌血……）

雖然燒油花錢，不過好處是省下拋錨的時間。你會問拋錨需要多久？拋四個錨固定探勘船就要花六個小時，而動態定位系統只需要 10 分鐘。更別說錨的定位精準度完全比不上動態定位系統啊！

在定位沒有問題之後，船上的鑽探作業小組才會將海床框架與鑽探導板下放到海床，啟動鑽頭來切割海床地層。一般在雲林與彰濱外海以沉積層為主之地盤，離岸風力發電廠址的鑽探調查，會依據設計之需要鑽 80 到 100 公尺，並取得樣本供海床地質分析。

而鑽一個孔要多久呢？從事鑽探工作超過 35 年的環球測繪公司董事長黃新志說，鑽一個孔的作業時間取決於海床的地質，一般的砂土層只要兩天半到三天，然而台灣竹南以北的海床礫石較多，一個孔可能就要鑽八天！如果臨時遇到天候不好，船員們也只能收回鑽管、包袱款款回陸地避難，這一個孔就得下次回來重新再鑽一次。

在大地能源號來到台灣之前……

既然直到今年（2017）才有了這艘鑽探船，那以前需要鑽探的任務都怎麼辦呢？黃新志說，以往的探勘船來自國外，不過將船從國外調到台灣使用，需要多支付動員費，這筆費用相當高。從陸上鑽探工做起家的他，非常不服氣，決定自己來做。

他從添購小型的油壓固定式工作平台開始，從陸地跨入海洋鑽探的工作。這種油壓平台得依靠拖船，將平台放到要鑽探的位置才能使用。平台的四隻腳會插入海底固定，再開始進行鑽探工作。有別於鑽探船，平台不需要像船一樣一直消耗油料，需要的人員也較少。不過缺點就是只能在較淺的區域使用，因為水越深，支撐的四隻腳就要加長，當腳長過長時，會因細長比過大，在受到較大之洋流與測向之風力作用時，對平台之穩定性會有相當大之影響。而且在遭遇天候變化時，平台較無法快速撤離。

近年來由於離岸風力發電開發的需求大增，也讓黃新志與合作夥伴們下定決心要自己買探勘船。風機預定設置點的地質探勘，不同於其他例如石油探勘等，需要精準的定位。「大地能源號」是我國目前的第一艘，接下來幾年也預定再投入其他艘船，來因應需求。目前這艘船已執行過彰濱工業區、雲林、桃園外海等風場的探勘任務。

鑽探起來的土壤樣本要做什麼？

不管是探勘船或平台取得的土壤樣本，都得經過專業人員的分析，才能決定這個位置適不適合蓋風機，或是適合蓋什麼類型的風機。黃宗宸說，這些樣本取出後，會先在船上判斷土壤的種類、初步了解它的物理特性，例如單位重、含水量等基本資訊，以作為安排後續試驗之依據。其他的樣本會封存在取樣管中，這個管內的樣品是不擾動的樣本，盡量保持該地地質原始的樣貌，然後送往專業的認證實驗室進行進一步的試驗與分析。

在實驗室中，除了像是健康檢查一樣，要測試土壤的物理特性（如單位重、材料組成、含水量等），再由它的力學特性來提供風機基礎設計之參考依據。此外，靜的看完，動的也不能放過。風機設置之後，風機本身和土壤緊密貼合會相互影響，台灣處於環太平洋地震帶上，時常發生大大小小的地震，反覆的震動會讓土壤的顆粒相互推擠，有可能造成土壤液化的現象，使土壤瞬間失去支撐基礎的能力，就會讓風機傾倒。在了解各深度土層的動態特性後，若知道有相關的風險，就得考慮是否改變基樁形式或針對地盤狀況進行處理。

探勘船不只能鑽探，還可以找炸彈

這麼看起來，似乎這艘船只能在風機建設之前能發揮作用？

大地能源號因為具備動態定位系統，讓它能跨足不同的工作。在離岸風機建造的過程中，可以協助在打基樁時進行氣泡帷幕工法，減低工程噪音；也能在風機運作期間執行維護作業。非得用上這種有動態定位系統的船，原因無它，就是避免在作業過程中船不小心撞上很貴的風機，那可就得不償失了。

除了離岸風機相關的工程，搭配上磁力儀，還也可以成為海上行動金屬探測器，能夠協助尋找海底的未爆彈，或是墜海的飛機。

有了船，還需要能操作的人

現在大地能源號上船員仍多半是外籍人士，目前正在申請將此船更改為台灣籍，在這之後船上將至少有三分之二為台灣的船員。國立高雄海洋科技大學航運技術學系副教授文展權說，探勘船比起商船需要更精準地操作，定位上有差異。

但他期望有興趣的學生可以挑戰，並擁有海洋測量或海事工程的能力，就能勝任探勘船的工作。

對於一艘擁有動態定位系統的探勘船而言，船上的重要人物除了船長之外，就是操作動態定位系統的 DP 手。「我已經教了十年書，但我們台灣還沒有自己的 DP 手（船隻動力定位系統操作員，Dynamic Positioning Operater）。」國立高雄海洋科技大學航海系副教授許華智說。他提到 DP 手的訓練困難在於它的師徒制，必須有一個具有證照的 DP 手帶領，才有資格取得證照。「現在的困難是，我們一個都沒有。」許華智也期許，大地能源號能夠幫助國內訓練相關人才。

「（希望）我們的學生可以做的不是只是跑船而已，還能有更好的出路。」許華智說。