2015/12/05
經濟部能源局
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撰文／林子晴 圖片提供／工研院綠能與環境研究所
海洋占地表面積達71％，不僅孕育地球源起的生命、穩定地球氣候，同時也蘊藏了豐富的資源與能量。從遠古時期開始，人們即從海洋獲取豐富的糧食資源；如今，透過海水永不止息的流動，有望為再生能源發展，注入一道生生不息的泉源。
過去，人們大量仰賴化石燃料提供能源所需，不僅造成全球化石能源資源的逐漸耗竭，另外溫室氣體排放更引發氣候變化問題；至今，永續清潔的再生能源開發，便成為國際能源政策發展必然趨勢。在再生能源中，除了太陽能、風力發電、水力、地熱、生質能及廢棄物等等為人熟知的項目外，汪洋大海源源不絕的豐沛能量，係為重要但大眾較陌生的再生能源項目。
多樣化的海洋能與海洋發電
海洋能為海洋受太陽月亮等星球引力、地球自轉、太陽輻射等因素，以熱能或機械能形式存在海洋中的能量，使海洋成為巨型能量儲存槽。
海洋能形態包含：潮汐能、波浪能、洋流能、海洋溫差能、海水鹽差能等。若能善加利用海洋運動過程生產出來的能量，即可利用海洋能進行發電。
豐沛且穩定的再生能源
由於海洋覆蓋地球表面積達2／3以上，因此所蘊藏的海洋能潛力豐沛。根據國際能源總署的海洋能系統（IEA－OES）資訊，海洋能年總發電量理論值最高可達93,100TWh／年（1TWh＝10億度）。在所有海洋能種類中，以波浪發電潛力最大，為8,000∼80,000TWh／年；其次依序為海洋溫差發電10,000TWh／年、鹽差發電2,000TWh／年、海流（包括潮流和洋流發電）800TWh／年及潮汐發電300TWh／年。
臺灣屬於海島地形，具四面環海之天然優勢，可直接擷取豐富的海洋能資源。工研院綠能與環境研究所資源應用組顏志偉組長表示：「臺灣波浪能、海洋溫差能與洋流能均有數GW以上之開發潛力，唯潮汐能潛力較小，僅數10MW之規模。」
海洋能因海水密度較空氣為大，因此海洋能轉換器體積較風能為小，並具有可預測性高、可運用時間長、無須占用陸地空間等等優勢。若能成功加以開發，將可挹注再生能源發電豐沛能量。
我國海洋能發展現況與課題
雖然海洋擁有如此龐大潛能，我國亦具得天獨厚之地理發展優勢，然而現階段除潮汐發電已發展成熟、進入商業化階段外，其他諸如溫差發電、波浪發電及海流發電等，國際上還未有成熟可商業化之機組，相關發電技術仍處於測試研發階段。
「就市場面而言，國際海洋能發電技術應用潛能，以波浪發電市場最大。」顏志偉組長表示。「其次依序為溫差發電技術、海潮發電技術。其他如鹽差發電，仍在起步發展階段，屬於前瞻先進技術，裝置容量非常小。」然就技術面而言，整體海洋能發電技術發展，除潮汐發電外，目前皆尚未達商業化階段。無論波浪發電、海流發電或是溫差發電，雖皆有示範機組，但尚未能達商業化運轉階段。
此外，除國際尚無已商業化成熟機組可引進外，臺灣受颱風及地震等特殊地理條件影響，亦無法直接採用設計條件不同的國外海洋能發電機組，仍需靠臺灣自行研究解決方案，開發出適於臺灣海況及特殊條件場址之機組。
我國海洋能發展歷程，由於溫差發電屬共通技術故優先投入研發，2010 年即在花蓮完成建置第1套kW（瓩）級海洋溫差發電示範系統，甚至將技術擴展應用至工業餘熱與地熱發電，現已發展出200kW級溫差發電系統。其後，考量我國海域開發條件與技術能量後，轉以波浪發電為重點研發技術項目。2012年至2013年開發第一代20kW波浪發電機組，並於2014 年開發第二代20kW波浪發電機組，強化結構強度與安全，目前正進行長期測試驗證。
顏志偉組長說明：「海洋能發電之發展，以技術成熟為優先考量；其次必須優先解決機組存活度問題，以因應臺灣特殊的地理環境氣候；後續才可談及發電效率、發電量、經濟效益分析。」目前我國發展海洋能所面臨課題，可歸納彙整為：海象極端條件、缺少常設性海洋能海域測試場及設備、環保議題、利益衝突、海域能源開發法令問題及施工能力等。
我國海洋能發展策略
考量海洋能技術仍屬研發階段，因此暫未列入2015年我國再生能源短中長期推廣目標。另一方面，儘管我國海洋能發電面臨前述諸多課題與挑戰，政府仍不遺餘力積極開發海洋能，規劃海洋能發展藍圖，計畫將海洋能由「概念驗證階段」，循序漸進發展至「中小型系統開發階段」、「大型系統開發階段」，乃至最後之「商業化電廠階段」。目前海洋能推動規劃如上圖。
考量波浪能量密度高，為風能16.6倍、太陽能50倍，遠高於洋流能，全球海洋能中亦以波浪發電市場最大；復衡量國內製造、安裝等能力，評估波浪能發電電廠最具開發機會，因此選定波浪發電為我國近程優先發展目標。在波浪發電發展藍圖上，規劃2018年前將進行波浪發電機組供電展示，並藉由長期測試驗證修正機組設計，朝向商業型機組開發。期能於2025年前完成第一座1MW先導示我國海洋能開發時程規劃範電廠；2030年邁向小型商業型電廠開發（30MW）；2035年加速商業電廠全面開發，以貢獻我國再生能源發電。
由於海洋能發電無法像風力發電，可由陸域逐步發展至離岸風電，業者投入所需承擔風險將更高，因此在發展初期，政府扮演極其重要角色，由政府帶領產官學共同投入波浪發電機組研發，建立起自有技術。放眼未來，透過示範計畫、政策引導、獎勵措施等策略，推動海洋能相關產業發展，實現豐沛海洋能資源開發，挹注國內再生能源之目標。
關鍵字：海洋能,再生能源,波浪發電,溫差發電,海流發電