【專文】波浪能可為非核家園的重要選項
文／李武忠（農漁經學者）
佔地球75%面積的海洋，不僅是新的經濟趨動力，亦是再生能源的重要來源，海洋能屬於對環境友好的 #綠色能源，不受季節限制，海洋潛在的能量是當今世界產生能量的兩倍。台灣四面環海具備海洋能開發利用的條件，目前台灣再生能源開發主力放在 #離岸風力發電 和 #太陽能發電，不過太陽能發電仍須設置在日照充足、落塵量小的位置且需有足夠的存儲容量來保持夜間照明。
#波浪能（Wave Energy）是海洋能源的一種，波浪能係統利用水的運動來發電，波浪能轉換器用於將海浪的動能和勢能轉換成電能，風速愈大、波浪能產生的電力就愈高．．．

颱風季將至，離岸風機迎挑戰，氣象局推估台灣海峽50年迴歸極限風速，離岸風場開發商有備而來，作足抗颱因應措施！（06/12/2019 TEIA環境資訊中心）

（環境資訊中心記者 陳文姿報導）「離岸風機會不會颱風一來就被吹壞、吹倒啊！」一架離岸風機動輒超過10億元，一旦毀損，開發商和擔保銀行都將承受巨大損失。雖然開發商都會在風場附近設立氣象觀測站或觀測儀器，但僅有二年的海上觀測資料，能確保安然度過未來20年營運期遭遇的颱風風險嗎？ （請見圖１／１）

為掌握離岸風機可能遭遇的強烈颱風，中央氣象局利用歷史颱風模擬資料及分析模式，得出彰濱外海的風力發電機至少須具備每秒60公尺的耐風能力，其餘地區的風電場址則需達每秒55公尺。面對台灣海峽的颱風風險，離岸風電業者準備好因應極限風速挑戰了嗎？wpd達德、海龍、沃旭等離岸風電開發商接受本報訪問，來看看他們怎麼說。

離岸風電如何度過颱風風險？氣象局推估外海50年迴歸的極限風速。（請見圖２／３）

確保風機耐風力 模式模擬＋實地觀測數據出爐

為確保風場營運收益與安全，氣象局氣象科技研究中心研究員鄧仁星解釋，離岸風電業者在建置前就會在風場設置氣象觀測儀器。不過，觀測資料只有二到三年，未必會遇到颱風。為推估風場50年迴歸的極限風速，需要仰賴其他測站的歷史資料，以及能因應台灣地形影響的模式推估。

目前國際採用的推估方法大致分兩種，一為參考鄰近長期的氣象站資料進行推估（例如WAsP軟體）；另一則是利用歷史熱帶氣旋路徑、半徑與風速資料推估的「Holland model」。

鄧仁星說，位在苗栗外海、建置中的上緯海洋風電（Formosa I）主要採第一種方法（WAsP）。由於該風場氣象觀測塔資料僅約二年，需要參考附近建置比較久的氣象觀測站資料，再利用該站的歷史資料推算出風場50年的極限風速。但這個方法也有限制，離岸較遠風場通常很難找到「鄰近」且相關性好的測站資料。

為瞭解台灣周遭風場可能遭逢的極限風速，氣象局採用的是氣象模式模擬法。鄧仁星解釋，這是模擬1990年到2009年54個發布陸上警報的颱風案例，再搭配氣象觀測站資料比對，所得到的推估值。

推估結果顯示，台灣海峽上10公尺高處的極端風速達每秒35-45公尺，在100公尺高度處（約風機輪轂的高度）則是40-60公尺，接近陸地的區域極端風速值會較低。以離岸風場來說，彰濱外海風場的風力發電機耐風能力需達每秒60公尺，其餘地區的風電場址則達每秒55公尺。

鄧仁星說，模式分析結果與實際測站觀測數值相近，顯示該組氣象模式模擬資料的可性度頗佳，搭配業者在風場掌握到實地的觀測資料會更精準。這項結果不僅有助於業者更精準的掌握營運20年風機應具備的耐風能力，對銀行擔保也有助益。（請見圖３／３）

業者有備而來 風機耐風等級達每秒55公尺以上

風場位置相對近岸、擁有允能、麗威兩座離岸風場的達德能源（wpd）表示，風場設計時已經納入颱風因素，整架風機的耐風等級超過每秒55公尺。另外，為了保護風機不因風速過快而毀損，風速超過每秒25公尺會進行停機作業。

風場位在彰化外海的海龍風電則說明，他們的風機可在每秒57公尺的10分鐘平均風速下生存，並承擔每秒80公尺的3秒鐘瞬間陣風。風機保護機制則視機種不同，會在每秒28或31公尺時進行預防性停機。

另一風場位在彰化外海的沃旭能源解釋，經濟部標檢局正在草擬制定離岸風電相關專案認證標準及規範，裡面也包含了抗颱風機規格及相關規範，預期該規格會依據IEC設計Class T級 （可承受風力10分鐘平均風速57公尺/秒）。沃旭的風機供應商西門子歌美颯也參與該規格的討論，將在規範擬定後提出風機規格。未來抗颱風機規格將由供應商確認，常見的風機切出風速（即強風下停機的保護機制）通常落在10分鐘平均風速25公尺/秒左右。

完整內容請見：
https://e-info.org.tw/node/218494

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#臺灣地理 #能源政策 #優缺利弊得失

(1) 火力發電：透過燃燒煤、石油、天然氣等化石燃料，將其儲存的化學能轉化為熱能，將水蒸發，推動蒸汽機運轉，產生機械能，再轉換為電能的方法。目前為世界上最廣泛使用的發電方法。
優點：燃料相較之下較為低廉、且不受天候影響
缺點：產生溫室氣體、增加空氣汙染、易受國際價格波動影響
　國內現狀：目前台灣全國有 20 座火力電廠，供應國內 77％ 的供電；而燃料則全部仰賴進口，石油主要由西亞輸入，天然氣及媒主要來自東南亞地區。

(2) 核能發電：透過核分裂的連鎖反應產生熱能，將水蒸發，推動蒸汽機運轉，產生機械能，再轉換為電能的方法。
優點：單位原料提供能源高
缺點：會產生放射性廢棄物、周邊海域水溫升高
　國內現狀：目前國內有三座服役中的核電廠，短期內仍無除役計劃，核四廠則因為廠區安全問題及國內反核聲浪高漲，目前議題仍擱置中。

(3) 水力發電：利用水庫、湖泊、河川水的位能轉換為力學能推動發電機來發電。
優點：乾淨、可再循環，可同時蓄水、滯洪
缺點：興建水庫會破壞河川生態環境，並造成海岸線後退等問題
　國內現狀：目前國內服役的電廠共有11座，其中最具代表性的首推日月潭水力發電廠，其複雜程度獨步全球。

(4) 地熱發電：利用地球內部高溫，將水引入地底，產生水蒸氣推動渦輪機的方法。
優點：省去燃料費用、不造成額外空氣汙染
缺點：鑿井成本高、地底的硫化物會造成機組腐蝕
　國內現狀：目前國內運作中的地熱發電廠有清水地熱發電廠，於民國 70 年落成，後因管線結構問題嚴重，導致出水量逐年遞減，只運轉了 12 年，就因為不符合經濟效益而關閉。，以及機組腐蝕等問題關廠，但學界仍看好其潛力，故於停擺近二十年後重新投入重啟工程，已於 2013 年完成連續一個月不停機的測試，未來前景看好。

(5) 風力發電：以風力直接推動扇葉及發電機發電。
優點：乾淨，可再循環
缺點：運轉時產生噪音、造成周邊地區地表溫度升高、受天候限制、威脅鳥類生態及飛航安全、平均風速需達 3m/s 以上方具經濟效益
　國內現狀：台灣的風力發電能量密度含量居全球排名第二（第一是紐西蘭），西部沿海一帶冬季因有強勁的東北季風吹襲，且可建置地點亦 不少，因此成為台灣發展風力發電之最佳地點。

(6) 太陽能發電：是一種直接以光照射可直接照光輸出電流之光電半導體薄片的方法。
優點：不造成額外空氣汙染、光能取之不盡
缺點：晶片的製造過程中會產生大量的有毒廢棄物、且易受天候限制、轉換效率低
　國內現狀：能源局在3年前推行的陽光屋頂百萬座計畫，鼓勵民眾在自家屋頂裝設太陽能發電系統，並由政府保證收購。

(7) 生質能發電：有機物經自然或人為化學反應後，作為能源加以燃燒、或經由微生物的厭氧反應產生沼氣（主要為 CH4）再行運用。
優點：燃燒過程不產生 SO2
缺點：需要大片的土地、肥料與殺蟲劑
　國內現狀：台灣目前生質能發電為遍佈全台的 24 座焚化發電廠。

(8) 海洋能發電：
i.潮汐發電：利用潮汐一天兩次的漲落，推動發電器來發電，但唯有潮差超過 3 公尺以上，方具經濟效益。台灣較無此潛力。
ii.波浪發電：當海浪衝擊時，將帶動機組裡的活塞，造成高壓的海流，經由管線輸送至海岸邊，推動岸邊的發電機，並轉換為電能的手法。台灣沿海地區因受季風影響，波浪資源蘊藏豐富，是十分具發展潛力的海洋能源。
iii.洋流發電：利用洋流推動架設在海底的發電機，藉以發電。台灣東部因黑潮流經，提供穩定的強勁洋流，極具有開發價值。
iv.溫差發電：利用海洋表面及海底的溫差來發電。台灣東部沿岸地勢陡直，沿海變深達 800 公尺，水溫約5度，而表層因黑潮暖流流經，水溫約25度，因地形及水溫條件佳，深具發電之潛力。
優點：不消耗任何燃料、無廢料、不會製造空氣汙染、水汙染、噪音汙染，且整個發電過程幾乎不排放任何溫室氣體，全年皆可發電，十分穩定
缺點：資金龐大、發電成本高、海底管線架設風險高、有影響沿海地區生態之疑慮