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超乎想像!突破天際的風力發電「巨塔」

李柏昱
・2014/05/19 ・1712字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 530 ・七年級

  

美國將於亞利桑那州興建685公尺高的風力發電高塔,透過沉降原理每座高塔將能提供500萬千瓦的電力。(圖片來源:Solar Wind Energy Tower)
美國將於亞利桑那州興建685公尺高的風力發電高塔,透過沉降原理每座高塔將能提供500萬千瓦的電力。(圖片來源:Solar Wind Energy Tower)

 

說到風力發電,我們會直覺聯想到台灣西部濱海一支支轉個不停、狀似超巨大電風扇的風力發電機。風力發電深受自然環境限制,而且發電量較小,不過,在美國的亞利桑那州與墨西哥邊界附近,馬里蘭州的太陽風力能源公司(Solar Wind Energy)正預計興建有史以來第二高的結構物,這些超乎想像的巨大高塔,每座將可以提供500萬千瓦的電力到電力網絡中,徹底打破你我對風力發電的既定印象!

這些高塔利用沉降氣流發電,是一項極具野心的計畫。太陽風力能源公司已經取得1700英畝,相當於687公頃的一片空曠沙漠,只要亞利桑那州聖路易斯(San Luis)市政府點頭放行,計畫就能付諸實踐。

風力發電(新圖)
高聳巨塔在亞利桑那的沙漠中拔地而起

一旦計畫的兩座高塔完工,將大大改寫當地的天際線,當地居民將看見兩座巨無霸高塔如巴別塔般直通天際。高塔高度2500英尺,相當於685公尺高,比台北101還要再高上180公尺左右,世界只剩杜拜的哈里發塔在高度上仍能勝出!

這項計畫聽似癡心妄想,目前太陽風力能源公司的股價也十分低迷,不過聖路易斯市發展部門主任莎倫‧威廉斯(Sharon Williams)指出,這間公司的專業背景讓計畫看起來頗有一回事,尤其他們已經獲得了美國聯邦政府的贊同與允許。

沉降氣流提升發電效率

在乾燥炎熱的氣候環境下,高塔透過沉降氣流進行發電。在中空的巨大高塔內對位於高處的空氣灑水,會增加高處空氣的濕度與重量,較重的空氣開始沉降並逐漸加速,到達底部時風速可達每小時80公里,相當於台灣九級風的速度。高塔底端設有52座隧道,並於隧道內設置風力發電機組,當空氣快速由隧道中離開時便會推動葉片,產生可觀電力。

根據設計藍圖,每座高塔將產出610萬千瓦的電力,扣除掉100萬千瓦維持電廠運作,每座塔能提供500萬千瓦的電力到電力網中。

威廉斯表示,聖路易斯之所以雀屏中選,第一是因為該地氣溫夠熱,七月月均溫達攝氏41度;第二是附近多座軍事基地能提供詳細的地方氣候數據,有助於該公司設計高塔。

第一座風力發電塔預計於2018年動工興建,但是目前仍有許多障礙有待克服。例如高塔的興建將會影響當地3種受威脅的物種,要獲得市政府的開發許可,需要先通過環境影響評估。噴灑降溫的用水來源也是一大問題,太陽風力能源公司預計從74公里外的加利福尼亞灣(Sea of Cortez)引水,然而過程中需跨過美墨邊境,國際政治上的折衝也成為一大考驗。

預計興建的聖路易斯與加利福尼亞灣衛星影像。(圖片來源:Wikimediacommon )
預計興建高塔的聖路易斯與加利福尼亞灣衛星影像。(圖片來源:Wikimediacommon )

除此之外,聖路易斯市的失業率高達27%,威廉斯表示,太陽風力能源公司必須保證發電塔能提供當地居民必要的技術訓練與工作機會,以作為這些形狀怪異、看似工業用冷卻塔大幅改寫當地天際線的交換條件。

然而,這些令人歎為觀止的高塔可能與台灣無緣。台灣的地震與颱風讓高塔興建更加困難,潮濕的氣候讓沉降效果大打折扣,而在人口稠密的台灣,也不可能有人願意在家門口出現一座600公尺高的龐然巨獸。但不諱言,這些高塔顯示在追求更為永續的再生能源過程中,所能併發出的新奇創意與膽量,足供台灣借鏡。(本文由科技部補助「新媒體科普傳播實作計畫─重大天然災害之防救災科普知識教育推廣」執行團隊撰稿/2014年/4月)

本文原發表於行政院科技部-科技大觀園「科技新知」。歡迎大家到科技大觀園的網站看更多精彩又紮實的科學資訊,也有臉書喔!

責任編輯:鄭國威│元智大學資訊社會研究所

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李柏昱
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成大都市計劃所研究生,現為防災科普小組編輯。喜歡的領域為地球科學、交通運輸與都市規劃,對於都市面臨的災害以及如何進行防災十分感興趣。

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離岸風機建設又貴又麻煩,蓋的好處是什麼?又會對環境造成什麼影響?
PanSci_96
・2023/11/04 ・5780字 ・閱讀時間約 12 分鐘

北風和太陽,你賭誰贏?

台灣為了發展綠能卯足全力,風力與太陽能是最受關注的兩大巨頭。這幾年太陽能就像開了加速器,建置量扶搖直上,產生的討論與爭議當然也不少。但在風光併行的策略中,風機的關注度似乎就沒有那麼高。

最主要的原因,大概就是太陽能板近年大量設置,甚至出現在我們的周圍,因此產生更多對於環境影響的討論。

然而風機不比太陽能,單一支風機隨便就超過 20 層樓高,十分巨大。不僅建設成本較高,也需要蓋在遠離人群的地方。

但是,為何風機一定要如此巨大,甚至跑到外海去蓋呢?那麼巨大的風機,對環境生態會造成多少衝擊?

到海上去蓋風機有什麼好處呢?

蓋在海上,遠離陸地的風車我們稱為離岸風機。雖然風電的新聞版面不如光電,但其實一直有持續在進展。例如今年 6 月,台中外海的渢妙風場,就才剛遞交行政契約簽署文件,該地的最大裝置容量預計有 1800MW。

但即便如此,我們還是能感受到風力發電的開發比光電吃力許多。其中原因是,要將風力發電廠從陸上搬到海上,要付出的代價可不小。根據經濟部的資料,如果用年發電量一百萬瓦來算,設置離岸風電的裝置成本約 1 億 5 千~1 億 7 千萬元,幾乎是陸域風電廠的三倍。此外,離岸風電開發流程也比陸域長,經過前期的選址調查與評估後,還要另外花 1~2 年安裝水下基礎,才能建置風力發電裝置。既然如此,在討論離岸風電之前,我們應該先問問,跑去海上找風電有什麼優勢呢?

最常聽到的理由是噪音的影響。風力發電運轉過程持續發出低頻噪音,對周圍環境帶來噪音污染,引起居民反彈。環保署原本規定,風機與最近建築物距離 250 公尺以下就必須做環評,不過由於近年來仍爭議不斷,今年初更修法將門檻提高到 500 公尺。

圖/giphy

而且台灣的陸域風機已經發展了二十幾年,優良風場飽和後,接下來如何權衡容量擴張和環境影響成為一大課題。因此往海上發展便成為重要的選項。

不過除了沒地可用這個原因之外,從發展的角度來看,更吸引人的因素其實是海上更加豐沛的風電資源。之前我們在介紹「宇宙太陽能」那集的時候,有提到科學家考慮將太陽能板送到遠離地表的太空中,好避開夜晚與雲層的影響,能不分天氣接收直接日照。

建置離岸風電也是一樣的道理,遠離陸地的平坦海面可以讓氣流暢行無阻。相較之下,陸地上的建築物,植物,地形等等都會顯著地拖慢地表附近的風速。更進一步,越往上空,風速被地表建物影響的幅度就越小。因此風機一支比一支高大,原因除了受風面積增加之外,在於高處的風能也更加豐沛。

最重要的是,風能和風速的三次方成正比,也就是說,風速只要快兩倍,風力發電的功率就會直接翻八倍。因此風速幾乎可以說是頭號考量因子,而高風速的外海也成為了最佳的選擇。

平常站在海邊,海風就已經常讓人站不穩了,但其實從平均風速資料可以看到,台灣海峽附近離海岸線十公里以外的海上風速更是快上許多。尤其台灣海峽北半部相較其他鄰近海域,蘊含的風能可說是相當驚人。這是因為台灣海峽位在中央山脈和中國的武夷山脈中間,兩座山脈形成天然管道,而且方向剛好與盛行的東北季風與西南季風方向一致,每當季風流過山脈中間時,就會加速通過形成強勁的風場,就像兩座高樓大廈中間總是吹著強風一樣。

平均風速圖。圖/global wind atlas
平均風力功率圖。圖/global wind atlas

說到這裡,台灣要發展離岸風電,可說是需求與資源兼備。從 2012 年 7 月,經濟部公告「風力發電離岸系統示範獎勵辦法」開始,台灣的離岸風電已經發展超過十年。不過,離岸風電近期進度有待追趕。根據 109 年經濟部能源轉型白皮書台灣風力發電推動方案,2025 年離岸風力發電累計設置容量的目標是 5.7 GW。但統計到今年五月,離岸風力發電裝置容量只有 1.15 GW,雖然預估到年底達 2 GW,但還是不夠快,這也讓經濟部原本預計 2025 年達成的再生能源佔比 20% 目標,延至 2026 年 10 月才可能達標。。在政府與企業積極向海借地來蓋風力發電廠時,遇到了什麼問題呢?

離岸風電對環境有影響嗎?

儘管我們剛剛提到,離岸風電對岸上居民影響較小,但是對於海上的居民就不是這麼一回事了。舉例來說,首當其衝的就是空中飛的鳥與蝙蝠。風力發電機組的葉片高速旋轉,時常讓空中的鳥類與蝙蝠閃避不及而撞擊死亡。一篇 2013 年的研究估計,北美洲的風電扇葉每年殺死的鳥隻數量約介於 14 萬到 32 萬之間,雖然這是針對北美陸域的調查,但由於台灣海峽也是許多鳥類跟蝙蝠的遷徙路線,豎立在台灣海峽的風力發電機必然會成為不少生物的絕命終結站。

面對這類的鳥擊事件,許多較新的風力發電機組開始引進新型態的防鳥設計。像是在機組周圍裝設音波偵測器、熱感應器,藉此來監控鳥類與蝙蝠活動,並依據監測結果停機降載。此外,還有一份 2020 年的研究將風電機組的其中一個扇葉塗黑,並發現該機組的鳥擊事件數量降低 70%。研究人員表示這是因為單一的黑色扇葉可以減少高速旋轉的動態模糊,讓鳥類看得更清楚。不過比起這些預防措施,最根本的做法是從謹慎的選址做起,讓風場遠離鳥類的聚居地,例如候鳥遷徙路徑上的濕地或是過境棲地,降低風機和鳥類接觸的機會。

圖/giphy

當然,鳥擊的威脅是陸域和離岸風電都會有的難題。而離岸風電雖然遠離我們居住的陸地,不會對我們產生噪音危害。但建造和運轉期間所帶來的「水下噪音」,卻對當地,也就是海洋生態帶來不可忽略的影響,也因此成為離岸風場環評的一大關注重點。

在建造離岸風電機組時,需要先在海床上打樁作為固定的基礎,才能繼續往上建造風力發電機組。打樁的過程就等於將一根超大的釘子打入海床中,會產生極大的撞擊聲,雖然打樁的噪音是短期的,蓋好之後就不會再有了,但在運轉期間,離岸風場也會和陸上機組一樣發出低頻的嗡嗡聲。不論是打樁還是運轉的噪音,都會在海水中傳遞,影響到海中生物的生存。

由於聲音在水中傳遞速度快,損耗低,加上海水中光線不足,能見度較低。魚類跟海洋哺乳類等生物的聽覺自然演化得比視覺靈敏,讓他們有了非常廣闊的聽覺「領域」。因此從生態保育的觀點來看,海底噪音跟地上的噪音一樣,需要嚴密的監控和管制,否則會對海洋生物的感知與溝通能力帶來極大的影響。

環保署在 2022 年的二月將海事工程打樁噪音的規範訂為單一次打樁不能超過 190 分貝、打樁超過 160 分貝的次數不能超過總打樁次數的 5%。國內研究也建議打樁開始前 30 分鐘,必須確認沒有鯨豚在方圓 750 公尺內;並以緩啟動模式開始打樁,讓附近鯨豚可以及時迴避。畢竟,瀕臨絕種的中華白海豚就棲息在台灣西岸中段的沿海區域,和最有開發潛力的風場地區高度重疊,因此在設立風場時需要格外地謹慎。

圖/海洋委員會海洋保育署

離岸風電可能帶來的環境負擔,需要在建造前以及運轉期間持續監控。但目前台灣發展離岸風電遇到的最大瓶頸,其實並不是環評與選址等環境問題,而是其他供應面的限制。

離岸風機的施工問題

前幾年在 COVID-19 疫情的籠罩下,各項工程與供應運輸時程難免延宕,國內離岸風電的建置進度大幅落後。此外,政府政策、國外廠商的商業決策、以及資金流動等等現實問題,都影響到台灣離岸風電的發展。

離岸風機的建設,不是選址選好了就萬事解決,這些巨型建築的架設也是一大挑戰。要知道,過去 3MW 的陸域風機,葉片的長度就可能超過 30 公尺。建設在外海,裝置容量超過 10MW 的離岸風機,葉片的長度會超過 100 公尺,整支風機的高度更可能來到 260 公尺,蓋一座風機就像是在蓋一座摩天大樓。

要在海面上搭建如此龐大的建物十分具有挑戰性,各個大型組件需要先在陸地上做好,運到港口,再由工程船隻載到海上進行組裝。

而能攜帶並安裝這些部件的「安裝船」是台灣目前最欠缺的。而且不只台灣,近年來為了趕上對再生能源的需求,從歐盟到中國等國家的離岸工程開發案不斷成長,相關船隻的需求和價格也水漲船高。這使得台灣開發商想要租到合適的工程船變的越來越困難,已經做好的組件只能放在港口等待安裝。

面對這樣的困境,國內造船產業也有所回應。在今年六月,台灣國際造船宣布,亞洲最大的海事工作船「環海翡翠輪」已經完成交船。全長 216.5 公尺、寬 49 公尺,甲板面積有相當於 1.3 座足球場的超大面積,足以提供進行離岸風電水下基礎及大型風機的運輸與安裝作業。目前環海翡翠輪已經行程滿檔,工程已排程至 2025 年。

結語

雖然目前進度落後,但根據政策的規劃,台灣還是會持續興建離岸風場,往能源轉型的目標前進。

但除了劃更多區域、建造更大型的風機,風力發電還有別的玩法嗎?除了常見的水平軸三葉式風車之外,我們還有沒有其他的選擇?在拚發電量以外,有沒有對生態影響更低的風力發電方式?如果你也對其他型態的風力發電有所好奇,就請使出超級感謝,或加入會員來敲碗吧!如果你看不過癮,也可以看我們與 taiwan keywords 合作的這一集,看我如何挑戰爬上 23 層樓高的風機。

最後也想問問大家,關於風力發電,你還有哪些問題呢?

  1. 風力發電的工作船有哪幾種?應用了哪些科技?
  2. 那麼大台的風力發電機水下基礎是怎麼蓋的?製程跟材料環保嗎?
  3. AI 能夠讓風力發電更穩定嗎?
  4. 更多想法,留言告訴我們吧

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PanSci_96
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發電量增加 25 倍卻還是不夠用!再生能源是人類未來的救星嗎?──《牛津通識課|再生能源:尋找未來新動能》
日出出版
・2022/07/18 ・1730字 ・閱讀時間約 3 分鐘

我們的能源從哪裡來、往哪裡去?

全球每年對能源的需求量相當巨大,若用「瓩時」──即一度電這樣的度量單位──來表示會出現天文數字,因此改用「太瓦時」(TWh)來表示,太瓦時等於 10 億瓩時。

在一八〇〇年,全球約有 10 億人口,當時對能源的需求約為 6000 太瓦時;而且幾乎全部來自傳統的生質能源。到了二〇一七年,全球人口達到 76 億,發電量增加了 25 倍(156000 太瓦時)。

在 2017 年的全球能源使用比例中,煤炭、石油和天然氣等化石燃料占了大約 80 %左右。圖/ Pixabay

下圖顯示在二〇一七年全球主要能源消耗總量的百分比,其中近 8 成為化石燃料。其他再生能源包括風能、太陽能和地熱能,其中成長最快的是風場和太陽光電場。生質能源則主要來自傳統生質能源。

2017 年的能源消耗總量,顯示出不同能源的百分占比。圖/BP Statistical Review of World Energy, 2018; World Energy Council, Bioenergy, 2016

大約有 1/3 的全球能源消耗在將化石燃料轉化為電力精煉燃料上。

剩下的稱為最終能源需求(final energy demand),是指用戶消耗掉的能源:每年約 10 萬太瓦時。

大約有 10% 是來自開發中國家傳統生質能的熱,22% 來自電力,38% 用於供熱(主要來自化石燃料) 30% 在交通運輸。熱能和電能主要都是用於工業和建築。汽油和柴油幾乎提供了所有用於運輸的燃料。

怎麼做比較不浪費?能量轉換效率大比拚!

我們看到供熱與供電一樣重要。兩者都可以用瓩時為單位,也就是一度電來測量,雖然電可以完全轉化為熱量,例如電烤箱,但只有一小部分以熱能形式存在的能量可以轉化為電能,其他的必然會散失到周圍環境裡

在火力發電廠中,存在於化石燃料中的化學能會在燃燒後轉化為熱能。這會將水加熱,產生蒸汽,蒸汽膨脹推動渦輪的葉片,轉動發電機。只有一部分熱量被轉化成電力;其餘的熱量在蒸汽冷凝,完成循環時,就轉移到環境中,成了殘熱。

這份熱電轉化的比例可透過提升高壓蒸汽的溫度來增加,但受限於高溫下鍋爐管線的耐受度。

在一座現代化的火力發電廠中,一般熱能轉化為電能的效率約為 40%。若是在較高溫的複循環燃氣發電機組(combined cycle gas turbine,CCGT)裝置中,這個比例可提高到 60%。

同樣地,在內燃機中也只有一小部分的熱量可以轉化為車子的運動能量(動能);汽油車的一般平均效率為 25%,柴油車則是 30%,而柴油卡車和公車的效率約為 40%。

另一方面,電動馬達的效率約為 90%,因此電氣化運輸將顯著減少能源消耗。這是提高效率和再生能源之間協同作用的一個範例,這將有助於提供世界所需的能源。

火力發電沒辦法 100% 轉換熱能變成電能,約有 60% 的損失。圖/envato

再生能源的過去跟未來

在十九世紀末,水力發電的再生資源幫助啟動了電網的發展,在二〇一八年時約占全世界發電量的 16%。而在再生能源──風能、太陽能、地熱能和生質能源──的投資上,相對要晚得多,是在二十世紀的最後幾十年才開始。

起初的成長緩慢,因為這些再生能源沒有成本競爭力還需要補貼。但隨著產量增加,成本下降,它們的貢獻開始增加。這些其他再生能源發電的占比已從二〇一〇年的 3.5% 上升到二〇一八年的 9.7%,包括水力發電在內,再生能源的總貢獻量為 26%。

不過,就全球能源的占比,而不是僅只是考慮用戶消耗的電力來看,再生能源僅占約 18%,而傳統生質能則提供約 10% 的能量。隨著太陽能和風能的成本在許多國家變得比化石燃料更便宜,它們在總發電量中的占比有望在未來幾十年顯著增加。

這世界花了很長的時間才意識到這一事實,從現在開始,再生能源勢必將成為主要的能源來源。

——本文摘自《【牛津通識課02】再生能源:尋找未來新動能》,2022 年 6 月,日出出版,未經同意請勿轉載。

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日出出版
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「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
科技大觀園_96
・2021/05/26 ・3476字 ・閱讀時間約 7 分鐘

在苗栗竹南龍鳳漁港外,一架架白色風機聳立在湛藍的海洋上,每架風機都有 180 公尺高,在強勁海風吹拂下轉動著。這裡是台灣第一座成功開發的離岸風電風場,每年可供應超過 10 萬戶家庭的用電量。

近年來,台灣在離岸風電開發上急起直追,不只未來要將風力發電作為再生能源主力,也希望能成為能夠建立本土的風電產業鏈,帶動台灣另一波的經濟發展。

台灣擁有優秀風場

台灣是一個高度依賴能源進口的國家,由於缺乏自然礦產,有高達98%的能源必須取自國外,其中以石油、煤炭、天然氣為主要進口項目。若遭遇國際情勢變化,能源成本便會受到波動而有劇烈改變。台灣在高度依賴火力發電的情況下,也有高風險會面臨能源短缺的窘境。

台灣高度依賴進口燃料進行火力發電,面臨能源短缺的風險較高。圖/pexels

在這種情況下,如何追求「能源自主」,成為台灣長久以來的難題。再加上科技發展、溫室效應等因素都使得用電量逐年攀升,每逢夏日就有缺電議題佔據新聞版面。為了有效減少資源消耗,以及分擔電力吃緊的壓力,發展「再生能源」成為當前最重要的任務,也是解方。因此十多年來,台灣一步步佈局再生能源發展,自 2009 年通過再生能源發展條例後,吸引許多廠商開始投資再生能源,發展綠能相關技術。

台灣地處亞熱帶,具有充足的日照環境,因此太陽能成為台灣再生能源的主力;而另一項台灣擁有的豐厚資源,則是風力。台灣海峽是全世界名列前茅的優秀風場,曾任行政院能源及減碳辦公室執行長、現為台灣大學機械系教授的楊鏡堂解釋,「台灣海峽是個喇叭口,夾在中央山脈與武夷山之間,風進入台灣海峽後就會加速,所以這裡的全年平均風速非常好。」加上冬季有強勁的東北季風吹送,成為離岸風力發電的絕佳位置。

根據國際組織 4C Offshore 統計,台灣有 16 個風場名列世界最佳風場,位置分佈在台灣西部沿岸,從桃竹苗至台中外海一帶皆有。若能夠確實沿線建立完整的離岸風電設施,便能夠帶來驚人的發電量。

臺灣西部沿岸有相當多具有潛力的風場,圖/風力發電單一服務窗口

技術門檻高 風電技術從零學起

然而,離岸風電對於台灣而言是個全然陌生的領域,台灣不但欠缺相關經驗,風場開發所需的資金也十分龐大,對於想投入離岸風電的廠商而言風險非常高。歐洲英國、丹麥等國離岸風電的成功,是經過二、三十年的摸索與累積才有的成果,台灣要追上這個趨勢,仍必須付出龐大的學習成本。

楊鏡堂過去協助政府部門發展離岸風電時,便遇上許多難題,「剛開始沒有經驗,花了很多學費,光是施工用的工作船,一天就要八百萬租金。」由於當時台灣沒有興建風機專用的大型施工船,必須得遠從北歐租用,才能建造海上平台,或進行相關海事工程。

為了妥善評估風力資源,以及測量各種條件下的風機發電情況,台灣也在台中港等地建立每支造價高達兩億的「測風塔」,監測風速、風壓、氣溫等長期氣候資料,才能確保風機能夠長期順利在台灣海峽上運作。

自然環境也是挑戰之一。不同於歐洲,台灣時常面臨各種自然災害,水下基礎必須能抵抗地震的衝擊;或颱風時得特別控管以防風機葉片遭強風損壞;海纜也要能承受強勁洋流。

為了讓一台風機穩定運轉 20 年,開發成本自然也水漲船高。經濟部估計,要設置 1 MW(百萬瓦)的離岸風力發電機,至少得花費約 1.5 億台幣,若一架離岸風機的裝置容量是 8 MW,代表一架風機的成本就是 12 億。要開發一座風場,動輒就得安裝上百架風機,光是前置作業就得備上數百億的資金。國內的廠商資本額相對有限,更難以承擔這類風險。

因此在發展離岸風電初期,台灣必須借助國外大型風電開發商與台灣金融業的豐厚資本,引進相關技術與資金,以帶動國內的相關產業發展為目標,建立台灣的風電產業鏈。不過,該如何吸引國外廠商來台投資?

建置離岸風力發電系統的成本很高,該如何吸引廠商投資成為一大課題。圖/pixabay

建立風電產業鏈

「我們提供很好的風場,提供比較有吸引力的躉購費率,讓他們把資金跟技術帶過來。」楊鏡堂強調,創造雙贏是重點。除了給予二十年的保證收購費率,確保合理利潤的同時,也和丹麥沃旭能源、德國達德能源等國外風電公司達成協議,在國產化政策下,規定零組件有一定比例要在台灣製造,並協助扶植台灣產業。例如位於彰化外海的離岸風電風場已於 2021 年開始施工,負責開發的丹麥沃旭能源與大葉大學合作,培養在地的維運人員。

要發展離岸風電,也必須先建立重要的基礎建設。其中,台中港由於水深、腹地等條件優秀,適合作為離岸風電發展基地,開始逐步興建重件碼頭以輸送風機材料或零組件,甚至可提供廠商作為風電設備的組裝與製造地點。

而離岸風電不只需要風機,風機要能在海上穩定發電,還得打造基樁;產生的電能,要透過海上變電站、電纜等輸送回陸上。根據 2019 Cost of Wind Energy Review 資料指出,發電機組僅佔離岸風電成本約兩成;占比最高的是「運維」工作,高達三成;其他成本還包括子結構、基礎建設、港口運輸、整合管理等項目。亦即離岸風電產業不只有發電業參與,台灣還可朝製造業、服務業發展,同樣會帶來驚人的收益。

各零組件若能夠在地化生產,不僅能有效降低風電開發成本,更能夠帶動產業鏈投資機會,楊鏡堂指出,「銀行業提供投資或融資機會,也就是所謂的綠色金融,幫助建立綠色供應鏈。」

現階段,台灣各廠商根據本身擁有的技術基礎,選擇有優勢的項目來參與風電產業鏈,例如近期台船國際造船公司已規劃興建大型浮吊船以供海事工程使用;中鋼則因為國內有足夠的鋼材供應下,得以投入水下基礎工程;基樁有台朔重工、世紀風電參與;葉片樹脂有上緯研發生產等。台灣產業透過累積經驗,逐步建構起在地的風電產業鏈。

台灣離岸風電的未來

當前,政府所規劃的台灣離岸風電發展分為三個階段,第一階段是建立如苗栗外海的「示範風場」,確保法規、技術與資金都能夠到位;第二階段是開發「潛力場址」,開放風電廠商申請開發風場;第三階段為「區塊開發」,將會讓開發商自行選擇要開發的風場位置,希望能夠近一步推動產業發展,甚至成為亞太綠能中心。

未來,透過這三階段計畫,2025 年台灣的離岸風力裝置容量將達到 5.7 GW。不過,楊鏡堂說,風電產業要蓬勃發展,不能只靠中央政府,「地方政府、環保團體、公民團體、人民也都要串起來。」透過跨部會合作,以及彼此溝通協調,才能促成風電產業的成熟。未來若風電產業發展順利,估計年產值可達 2000 億台幣,創造上萬個就業機會,例如焊工、品保、葉片修補等專業人員。

近年來,台灣除了累積許多寶貴經驗,技術也持續進步,像是風機尺寸也能做得比過去更大,楊鏡堂指出,「風機做得越大,迎風面就大,成本也跟著下降。」除此之外,調控技術、海事工程技術也跟著改進,讓整體發電效率也改善許多。

楊鏡堂打趣地說,若台灣的風電產業能形成產業鏈,未來或許就有「能源新貴」誕生。發展綠能面臨的風險或許不低,一旦成功,帶來的不僅是豐厚的報酬,也同時為對抗全球暖化的路程推進更大的一步。

資料來源

科技大觀園_96
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為妥善保存多年來此類科普活動產出的成果,並使一般大眾能透過網際網路分享科普資源,科技部於2007年完成「科技大觀園」科普網站的建置,並於2008年1月正式上線營運。 「科技大觀園」網站為一數位整合平台,累積了大量的科普影音、科技新知、科普文章、科普演講及各類科普活動訊息,期使科學能扎根於每個人的生活與文化中。