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在巨浪狂風黑水溝中部署的「離岸風電」,能為台灣帶來充滿希望的能源未來嗎?

本文由 NEPII「第二期國家型能源科技計畫」委託,泛科學執行

圖/Lars Plougmann@flickr

在不太遙遠的未來,臺灣海峽會有大量的離岸風機紛紛建起。巨幅的扇葉隨風旋轉,讓電力孤島的臺灣,未來得以提高能源自主率並且避免氣候變遷危害。

臺灣高聳的中央山脈,隔著臺灣海峽與中國福建的武夷山遙遙相望,這樣的地形環境形成了巨型的「狹管效應」,讓臺灣海峽成為世界排得上名的良好風場。美國國家可再生能源實驗室(National Renewable Energy Laboratory,簡稱 NREL)評估臺灣海峽的離岸風力可高達七級。NREL 將風力分成七個等級,依據風力數據的風度和品質、地形的複雜性和資源的地理差異,等級三以上的地區便適合發展風力發電。

(圖一)風力等級一覽表。截圖來源:National Renewable Energy Laboratory

風力等級一覽表。圖/National Renewable Energy Laboratory

(圖二)世界各地風力等級示意圖。截圖來源:National Renewable Energy Laboratory

世界各地風力等級示意圖。圖/National Renewable Energy Laboratory

離岸風電在臺灣

著眼與臺灣發展再生能源發電的迫切需求,「風力發電4年推動計畫」原規畫 2025 年離岸風電 3GW 目標,行政院長賴清德於 2018 年 3 月 22 日正式宣布加碼提高至 5.5GW。

臺灣現階段的離岸風場開發,主要分為三個階段進行:首先為「示範風場」的開發建置,次階段為「潛力場址」,目標為 2020年完成 520 MW、2025年完成 5.5 GW 裝置容量設置。最後一個階段則是目前能源局仍在規劃細節的「區塊開發」。

三家離岸示範風場開發商台電、上緯、永傳均已於 2015 年 11 月完成離岸風場測風塔之建置,並開始進行長期之離岸風場量測記錄。2016 年,臺灣的離岸風電元年,上緯於 10 月 25 日與 27 日於苗栗近海先後完成兩架離岸風機 (Siemens 4MW+4MW) 之裝置,開啟臺灣離岸風電產業的第一頁。

要在茫茫大海之中建造超過百米的巨大風機,在進行基礎的探測、累積資料確定架設位置之後,目前的實作主要是在深度 50公尺以內的海床打樁,安裝水下結構,再安裝風機裝備,並且同步鋪設將電力併入陸上電網的海底電纜;前面種種均需仰賴相當昂貴的離岸風機的施工船隊進行,而架設完成後續還會有風機的運轉與維護的需求。而如若風場的選擇合適,在原有風機抵達使用年限後,可再拆換新型的風機系統,生生不息、永續利用該地風能。

離岸風電,臺灣嶄新的產業未來?

當我們談論到離岸風電的產業技術發展,多數人很自然會聯想到風力發電機零組件的建造,事實上,離岸風電的產業還包括了水下結構的建置、海事工程、以及風機的運轉與維護等,每個項目都有相當複雜的產業與技術存在。

目前台灣的風力發電主要設置於海岸,但未來將逐步增加興建離岸風機。圖為台中高美濕地一帶的風機。圖/juemi @Pixabay

即將大舉投入離岸風機建造的臺灣,是不是能一併發展國產化的離岸風電產業,進而創造出除了電力之外更多的經濟產能?目前現階段經濟部採取的策略,在於離岸風電發展的遴選機制中納入了「產業關聯效益」項目,以「事前承諾、事後具體執行」方式辦理,希望能帶動本土的供應鏈發展。

「歐洲風機的製造技術發展已經相當純熟,」國立臺灣大學工程科學及海洋工程學系江茂雄系主任,身兼 NEPII 離岸風能及海洋能主軸中心召集人說:「因此要全部由臺灣製造相當困難,較現實的策略是發展重要的零組件或是在地設廠進行風機組裝。」

另一個需要克服的產業困境,是臺灣並無自己的海事工程船隊,因此無論是架設離岸風機、海纜施工或是未來的運轉跟維護,均需仰賴規模龐大的海事工程船隊,可能會有機具需遠距離調度、時間過長、成本過高、時程受制於人等疑慮;但自行籌組船隊需要相當龐大的資本額,未來需要設法解決。

另一方面,著眼於臺灣海峽的優良風場以及富有颱風與地震的環境,臺灣離岸風場開發為各國離岸風電公司趨之若鶩投入亞洲市場的試金石與練兵場。在這樣的環境中,臺灣還有哪些技術發展有機會迎頭趕上呢?

「針對臺灣海域之抗颱耐震機組,以及浮動式平台的研發,相當適合做為主力投入發展的技術。」江茂雄主任說,現行的適用於深度 50 米以下的固定式基礎的離岸風機國外產業已經相對成熟。浮動式平台不需打樁、組裝受天氣影響小,海事工程成本較低。目前這方面的技術各國仍陸續研發中,全球較具規模之實海域驗證計畫包括挪威的 Hywind示範計畫、葡萄牙的WindFloa計畫,以及日本的福島浮體式洋上風場計畫。如能與國外廠商合作,可做為臺灣發展浮動式平台的產業能量。

產業發展,人才哪來?

2025 年臺灣預計完成 5.5GW的離岸風機裝置容量,經濟部並估計可創造2萬人次的就業機會,帶動近兆元的國內外廠商投資額。但這些就業內容並非天下掉下來的餡餅,離岸風電產業的人才培育,也因此迫在眉睫。

離岸風機設置除了能源革新,更能帶動經濟發展,但相關專業人才的培育也迫在眉睫。 圖/經濟部開放資料

在離岸風電產業大抵將所需的就業人力分為兩大類:「綠領」與「白領」。

「綠領」的工作內容類似我們認知的藍領工人,需要實地操作、調度機械,但還需具備使用英文的能力並且通過相關的證照。如位於台中港「海運發展學院園區」的安全訓練中心即預定 2019 年初對外營運,提供國際GWO認證的安全訓練課程。

「白領」的工作內容則為管理階層,包括工程師、管考、法務等面向,需要相對專業的訓練。目前臺灣大學率先啟動,與丹麥大學合作已於今年九月推出「離岸風電學分學程」,未來預計也將開設在職訓練課程,以及還需教育部同意才能增設的「離岸風電學位學程」。

離岸風電作為重點發展的再生能源項目,初期投入的成本較高,且新興技術充滿了高風險與變數,因此相當仰賴政策方向的引導與補助。如國產化的政策於去年10月正式納入遴選要求,才帶動了國內相關生產鏈的投入。而未來第三階段「區塊開發」應針對可能的風場作出更完整的環境評估與量測,包括海床條件探勘、風場探勘與生態評估等內容,從而降低離岸風電開發的風險與爭議,以此迎向真正永續發展、綠能生生不息的未來。

圖/fxxu @Pixabay

延伸閱讀

參考資料

本文由 NEPII「第二期國家型能源科技計畫」委託,泛科學執行

 

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