洋流發電~能源與海~國內海洋－紅瓦厝

洋流發電~能源與海~國內海洋

洋流發電~與黑海同規模的墨西哥灣洋流，目前有「可里奧利里 1 號」，正在從事實驗中，外徑 171 公尺，長 110 公尺，重量約 6000 噸，具有逆方向旋轉的 2 枚大型螺旋轉的巨大洋流發電系統。每秒 2.3 公尺的洋流，可輸出8 萬 3000 千瓦的電力。

能源與海~國內海洋

能源研究機構

資料來源:經濟部能源局。撰文：邱瑞焜

提到潮汐發電、波浪發電、洋流發電、海洋溫差發電等名詞時，將會聯想到什麼？沒錯，就是蔚藍的海。大海除了帶給人類豐富的漁業資源外，也像個能源的藏寶盒，帶來無限的驚奇與希望。

當我們想到海水覆蓋的面積佔地球表面的四分之三時，海洋對於人類的重要性就可想而知了。台灣四面環海，東為遼闊的太平洋，西臨台灣海峽，南北更有寬廣的南海及東海，與其他國家相比，佔有發展海洋科技的絕佳位置，更是開發海洋能源的最佳場所。

目前國內有許多政府單位及研究機構，一直投注在如何開發海洋能的研究上，希望把大海中取之不盡、用之不竭的能源，用於造福人類社會。雖然研究海洋的過程是辛苦的，有時要頂著狂風烈日在海邊測試儀器，有時候要忍受濤天巨浪在海上蒐集資料，但是為了早一天讓大家能夠使用海洋能源，這一群「討海」的能源人可是不會輕易的打退堂鼓！下文簡介國內從事海洋能源研究的幾個機構，供讀友初步瞭解。

國家海洋科學研究中心

國家海洋科學研究中心（簡稱海科中心，網址www.ncor.ntu.edu.tw）是隸屬於行政院國科會下的研究機構，成立於民國86年8月，主要是由台灣大學、中山大學、海洋大學等教授組成的研究團隊，主要的任務是推動國內尖端海洋科學研究，其中就包含海洋能源的探索。

跟國內其他能源研究單位相比，海科中心最特別的是擁有自己的船隊，分別是「海研一號」、「海研二號」及「海研三號」三艘研究船，讓海洋科學家能直接到外海去蒐集第一手資料，例如研究海流發電等。海流發電的原理是將中央放有水車發電機的巨大圓筒放入海中，然後將它固定在適合海流發電的海域中，當海流流經圓筒時會推動水輪機而產生電力，因此在茫茫大海中找尋圓筒的放置地點，是發電工作最為重要的一環。

而台灣附近可供開發海流發電應用的海流，以黑潮最具開發潛力。所以海洋溫差發電的基礎調查工作，就是要靠研究船上的人員，利用儀器去量測台灣東部海域不同深度的海流速度及其他重要參數，詳細記錄資料後提供給海洋工程專家研判，以決定最適合的發電位置及深度。

工研院能源資源研究所

工業技術研究院能源資源研究所（簡稱能資所，網址www.itri.org.tw）是國內能源界最重要的研究單位，研究人員約500人左右，大多是由學有專精的碩博士所組成，每年協助經濟部能源會執行各項計畫，也在各能源領域擁有很多好的研究成果。在海洋能源方面，能資所已不遺餘力投入相關研究，包括波浪觀測、海流觀測、海洋資源衛星遙測等。

其中，波浪觀測的研發為值得借鏡的重點技術。研究人員成功的發展出自製的觀測浮標，讓野外觀測數據能夠比較精確。若加上操作現場觀測用的波浪儀，更能在惡劣的海況下，持續取得即時的波浪資料，做為海域環境調查、環境監測、海岸工程及港灣工程規劃等依據。這些基本數據雖然看起來不起眼，但卻是非常重要，將直接有助於研究波浪發電。大家都知道這種將波浪能轉換成電能的裝置，是依照波浪上下起伏及振動的特性設計而成，在設計前就需要蒐集相關安裝地點長時間的波浪資料，而能資所在這方面則可以提供多方的協助。

台灣電力公司

台灣電力公司（簡稱台電，網址www.taipower.com.tw）是大家耳熟能詳的電力供應者，該公司創立的歷史非常悠久，生活在台灣的每個人也對台電長期以來的貢獻有目共睹。然而台電對民眾的服務，不僅僅是供電而已，除了背負政策執行的重任，以及為了後代子孫的福祉，台電還肩負再生能源的探勘，在該公司電源開發處人員的努力下，再生能源的探勘工作已完成很多面向的研究。

在眾多研究成果中，令海洋學界印象最深刻的便是海洋溫差發電。台電從民國70年就開始進行「台灣東部海域海洋溫差發電潛能研究計畫」，可以說是國內研究海洋能源的先驅之一；接著於78年完成「海洋溫差多目標利用初步可行性研究報告」及後續的「和平海洋溫差發電預定廠址外海海床調查研究」，成果包括候選廠址環境資料調查，以及初步可行性研究與電廠概念設計等。

能源與海的瑰妍樂章

雖然目前我國還沒有海洋溫差發電廠，但台灣是世界上公認發展溫差發電很有潛力的地方，相信只要各界研究人員與相關單位持續努力，在技術瓶頸突破後，並降低發電成本，海洋溫差發電就能給我們帶來潔淨的能源。

海洋能源包括潮汐發電、波浪發電、洋流發電、海洋溫差發電等，是再生能源很重要的一部份，台灣的地理位置擁有極佳的發展條件，不好好利用上天賜與的禮物實在可惜。希望未來有更多的人能加入海洋能源的探勘研究，一如「老人與海」的動人故事般，寫下屬於自己「能源與海」的美麗樂章。（本文作者為臺灣大學海洋研究所碩士）

日本新能源~用「黑潮」來發電

「日本新能源」系列報導，今天要帶大家看海洋能源發電！海洋發電包含了波浪、潮汐、洋流和海洋溫差等發電方式，日本在今年的預算案中，投入25.2億日圓來開發「海洋能源技術」，還有一個單位正在研究利用「黑潮」來發電。

波濤洶湧的太平洋，其實蘊藏著日本邁向「能源大國」的寶藏。IHI主任研究員長屋茂樹：「不只是日本，海洋是遍及全世界的，洋流也是遍及全球，透過有效利用海洋的能量，希望能夠提供全世界民眾安定的電力。」

沈睡在海底的資源，是被譽為有著「無限可能性」的海洋發電。NEDO主任研究員伊藤正治：「海洋發電包括了波浪、潮汐、洋流等發電模式，可說是更為安定的能源，就這部分來講，算是相當有魅力的。」

原來日本的能源供給僅有18%依賴自家生產，如果扣除核能發電，數字更要下修到4%，是已開發國家中最悲慘的數字。

不過大海的天然能源給了日本人希望，日本學者估計，海洋能源如果能充分利用，未來可以為日本創造出42座核能發電廠所提供的電力，這也是日本近2年來積極開發海洋發電的主因。

TVBS記者郭展毓：「擁有160年歷史，日本最古老的造船廠，他們造船的技術，除了運用在火力發電廠的發電機組，像是這座塔型的鍋爐以外，他們還把造船的技術用在最尖端的航太工業上，除此之外他們的研究目標還回歸大海，要利用洋流來發電。」

伊藤正治：「洋流發電是利用像黑潮這樣強大的洋流，來從中獲得能源。」

洋流發電，一切都還在研究階段，利用海底洋流產生的流速，轉動發電機組產生電力，這就是洋流發電的原理。長屋茂樹：「我們的發電裝置，像漂在水中的風箏一樣，透過浮游的方式，希望能在任何狀態的海底都能夠設置。」

像在海底漂浮的風箏，這是科學家構想中洋流發電機的模樣，全世界有11道主要洋流，其中經過日本與台灣的黑潮，平均1秒可以推送2000萬到5000萬立方公尺的海水前進，巨大的流量，被認為是洋流發電的靠山。

長屋茂樹：「為了讓發電機組大型化，包括使用的材質、裝置的構造、還有發電設備的信賴性等等，都得繼續開發，我們現在正加緊研究中。」

除了洋流發電外，海洋發電的範疇還包含了波浪、潮汐和海洋溫度差等發電方式，可惜的是，目前的科技還無法將海洋「無限大」的可能性轉換為可用的再生能源。伊藤正治：「海洋的發電量，並沒有那麼大，所以要怎麼將能源抽取出來，更有效率的發電，是接下來的課題。」

海洋發電的另一個課題是成本，日本企業的目標是希望在2020年將發電成本降低到每瓩只要20日圓的水準。

伊藤正治：「降低成本，就是讓發電成本不要再那麼高，另一方面發電裝置的信賴性，也必須要維持，所以我們正從這兩方面嘗試研究。」

挑戰不可謂不高，但海洋無窮盡的能量，讓海洋發電帶給我們無限大的希望。

海洋台灣新國力專題

台灣可望成全球首例大型洋流發電國家

光是綠島一帶黑潮能發電量，就已經是3座核能電廠的發電量」，台大教授兼工研院能源與資源研究所所長陳發林說，若政府支援，台灣將成全球第一個有大型洋流發電能力的國家，不僅洗刷助長全球暖化的惡名，更重要的是邁向清潔發電，甚至可成為全電化島嶼。

六月十六日，端午節連假中，陳發林率領研究團隊，在台大應用力學研究所三樓會議室內召開「綠島黑潮能－電廠開發計畫」組織分工及細部規劃，前一天他們才剛向行政院經建會主委何美玥簡報，獲得高度肯定。

好消息一波接一波，諾貝爾獎得主、行政院科技顧問組首席科技顧問李遠哲也表達高度興趣，要在七、八月安排個時間好好了解。

陳發林在黑板快速寫下海事工程要找誰、資訊工程找誰協助、台大、哈佛出身教授名字一個個被列入，台下幕僚不時提出看法，外面下著大雨，但會議室中，每個人眼神充滿熱情、一副要打一個超大型作戰的模樣。

確實，向黑潮借電，將海水化成電，剛聽到的人不免搔著頭說「什麼？怎麼可能」，同樣的問題，陳發林笑笑的說，洋流發電早已研究多年，但一直「大器未成」，主要是研發國家的先天條件並非是最好，例如黑潮距離日本有百餘公里，但距離台灣本島僅20餘公里，放眼全球，台灣人一直不知道，最好的地方就是台灣。

近年全球暖化議題受到高度注意，陳發林的研究團隊有天看到台大長期在進行海洋研究，資料高達數萬筆，卻沒有好好整理，於是在今年初開始分類、分析。

結果得到一個非常令人震驚結果，黑潮一年四季定向往北流動，不僅是全球少見的優質洋流，且自菲律賓轉向台灣後，與台灣陸地距離不到一公里、且流速一秒一公尺，寬達150公里，是一股巨大無比能量，若透過科技轉化，那麼將是一個最天然、乾淨的發電機。

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，高流速區較偏向綠島，深度在50公尺以內，若以1MW
(百萬瓦特)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1000Mwe(即1GW)。

且每一個場址均有相當於核一 (635MWe)、核二(985MWe) 或核三 (951MWe)的額定發電量潛力，如果政府支援，台灣可望成為全球第一個有大型海洋發電能力的國家。

這些夠多嗎？陳發林表示，若綠島再加上蘭嶼間黑潮能，這6000平方公里區域內，若每平方公里布置4座潛浮式載台，估計每年可發電1兆6816億度，而台灣一年所需發電量約980億度，即使是長江三峽大壩的年平均發電量更僅是846億度。

換言之，黑潮能對台灣而言，未來若商業運轉，不僅火力發電可退役、核能發電也退居二線，陳發林說，想像未來台灣不再排放大量二氧化碳、沒有幅射威脅，可洗刷全球平均氣溫在20世紀上升0.6度，但台灣百年來平均上升1.1度，暖化速度是全球的2倍的惡名。

甚至連台灣水利界國寶的行政院經建會顧問黃金山聽了簡報後，都發想出一個更偉大的願景，希望未來台灣原來吃油機器改吃電，例如汽車改成電車，長期台灣可向「全電化島嶼」邁進。

難道海流發電 (洋流發電)沒有負面影響嗎？陳發林想了想，說當初在與日本東京一個知名的學者討論時，一向以謹慎出名的日本教授只說出想法可能有點太樂觀外，但也講不出來有什麼不可行或有壞處的可能。

陳發林研究團隊沒有休假，正努力架構細部研究計畫，他們神秘的說「全球對黑潮都非常關注，這可是商業機密」，但台灣太幸運，距離黑潮這麼近，這個計畫不僅是實現學工程人員的夢想，更是台灣能源發展的史上最關鍵一步。

中央社記者唐佩君

台灣利用黑潮流速快又寬的優勢，準備全心投入發展洋流發電，這個理念及技術雖然不是台灣所獨創，翻開國外經驗，最大障礙是先天條件不足。政府官員表示，綜觀全球國家，最有實力把洋流發電發揚光大者就是台灣，更具有突顯國際政治經濟上重要戰略地位重要性。
海流發電（洋流發電）研究約在1970年代開始，包括英國、美國、中國、加拿大、挪威、澳洲都陸續投入研究，截至目前為止，以英國擁有相關的研發公司，且開發出的機組模式也最豐富。

長期追蹤及接觸洋流發電的經建會技正張楨驩拿出整理資料顯示，國際上海流發電例子陸續都有出現。

其中，較著名開發案包括英國貿易及工業局以850萬英鎊建設SeaGen機組，是世界第一個連結電腦的海流發電計畫，裝置容量為1MWe（百萬瓦特），完成後預計可供應800戶使用，並在2006年3月由廠商承包並進行零件組裝測試及安裝作業。

其次，OPENHydro公司在今年初在蘇格蘭的歐洲海洋能中心安裝了渦輪發電機，預計可供應整個Eday島上的120戶居民；英國西部海岸目前也計畫建設一個8MWe的洋流發電廠，計畫將在2010年前展開，預估可提供5000戶家庭用電。

今年初加拿大Nova Scotia電力公司宣布要在Fundy灣進行洋流發電與電網並聯示範計畫；至於澳洲發明家Mick Perry發明一種發電機，在一定的流速下可以發電1MWe供應660戶使用。

張楨驩表示，與上述資料相比，台灣的黑潮能量顯得「大的難以想像」，以每秒約一公尺的流速、深度約海面下30公尺，且洋流非常穩定，初步估計光是綠島附近的黑潮流就可達1至3GW的發電量，規模竟然相當於3座的核能發電廠能量。

他說，而且台灣還有蘭嶼、花蓮及蘇澳等共計4個地方都是發展洋流發電的好場址，如果技術可行，乾淨的電力將足夠全島所需。

不過，溫暖的黑潮在赤道北方往西流動，在亞洲由菲律賓轉向台灣，流經台灣東部再到達琉球、四國及本州，為何說台灣擁有最佳優勢？

張楨驩說明，黑潮寬度約110至150公里，但只有在流經台灣時是如此「緊密相近」，以台東、綠島為例，黑潮距離台東約20餘公里、距離綠島則約3公里，相較之下，黑潮距離日本則因擴大至100公里以上，被形容是像「蛇」一樣，今天在這裡、明天則在那裡，洋流穩定性表現較差。

至於菲律賓則數年前曾聽說要發展，但後來可能因為政治因素中斷。

在先天條件佳下，連日本學者都不禁驚讚台灣實在太幸運了，擁有如此發展洋流發電優勢。

張楨驩表示，黑潮對台灣而言具有穩定且發電容量大，如果可以開發，除對再生能源有顯著貢獻外，更可提升政府減低二氧化碳排放量的國際形象，更可突顯台灣在國際政治上戰略地位的重要性。

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