2013/07/05
經濟部能源局
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▓撰文：顏志偉（工研院綠能所資源應用技術組組長） ▓圖片提供：工研院
白浪滔滔我不怕，掌起舵兒往前划， 灑網下水把魚打，捕條大魚笑哈哈。
相信大家應該都聽過這首家戶喻曉、甚至是每位小朋友都能琅琅上口的「捕魚歌」，這是臺東阿美族的民謠，他們以輕快活潑的音調旋律，譜唱出靠海為生的寫實場景。
事實上，湛深神秘的大海除了蘊養豐富的各色魚種、形成瑰麗蜿蜒的海岸景致，甚至還能拿來發電呢！本文邀請成功研發臺灣首座20kW（瓩）波浪發電機組的工研院綠能所顏志偉組長，分享其團隊「與海謀電」的奮鬥歷程。
海洋的神奇力量
研究團隊第1次出海作業時，便領教了浩瀚海洋的驚人力量。記得當日清晨一大早便出海了，在海波輕漾、行船徐緩中，仔細布放及回收調查儀器。
工作船於薄霧中徐徐航行，涼涼的海風輕輕拂面，捎來淡淡的海水風情，讓人有種說不出的寧靜與安定。到達目標位置後，開始按照程序作業，工作船因受波浪作用而上下左右的晃動，沒想到三兩下，就把肚子裡裝的東西餵給了大海，說實話，那時只想著如何熬過去並完成工作，絕對想不到這種讓人不舒服的波浪力量，竟然可以用來發電！大自然的力量真是太神奇了。
波浪發電發明千奇百種
波浪是一種巨大的再生能源，用來發電不會占用陸地上珍貴的土地及造成環境污染，這些優點正好彌補了傳統能源的缺點，因此，成為一種有發展潛力的新興能源，現已引起許多海洋國家的重視。
由專利搜尋可發現，波浪發電的發展可以上溯到1799年法國古拉德父子，發展至今全球已提出300多種構想，不難看出波浪發電真正是發明家的天堂。目前波浪發電的利用尚未達到成熟階段，為了加速波浪能源的開發，英國在蘇格蘭北方海域的Orkney島成立「歐洲海洋能源中心（European Marine Energy Centre, EMEC）」，提供一個全世界包括波浪發電等的海洋能發電系統之測試環境，且依據國際能源總署（IEA）的統計，目前約有6組全尺寸波浪發電機組已於EMEC進行測試，裝置容量共計4.55MW。
我國首座波浪發電機組誕生
工研院在經濟部能源局的支持下，於民國99年起，開始投入波浪發電系統的研發，曾經想為了縮短研發時程找上國際上已接近商業化的知名公司合作，但不是興趣不高或者是沒有回應而做罷，只有幾家尚處於概念設計階段的公司，為了爭取資金表示有合作的意願。在謹慎評估後，工研院乃決定自行研發，結合國內產業及學界的資源，共同開發波浪發電系統。
在經過專利搜尋及參考國內海況條件後，工研院的研究團隊設計一款點吸收式波浪發電系統並進行專利申請。該小比尺模型設計開發完成後，獲得了海洋大學及成功大學的支持，並提供斷面造波水槽進行測試實驗。由於波浪發電的研發尚未達到產業化，相關的理論雖已產生，但真正在系統整合的文獻卻付之闕如。因此，研究團隊靠著不斷地實驗調校找出了關鍵參數，掌握了系統效率的關鍵問題。
之後，為了測試結構設計的安全性，研究團隊規劃在東北季風末期進行海上測試，並且將所規劃的運送、組裝、海上拖放及安裝流程，從頭到尾徹底演練一遍，成功地在基隆海域進行布放。但由於為了運送方便所採用可拆裝的設計不慎發生鬆脫，因而導致浮體漂流使得測試中斷並造成設備的損傷。這次挫敗讓研究團隊吸取了教訓與經驗，同時也重新檢討改進設計，更學會了以謙卑敬畏的心，來對待大海。
波浪發電的研發發過程就在不斷的試驗測試中，精進改良系統以提升發電效率及安全性。歷經3年的開發後，終於在今（102）年開發完成20瓩的中比尺機組，該機組於臺灣造船公司進行建造，日前經濟部能源局亦派員特地前往視察，並親自爬進艙體中感受此直徑達6公尺的浮體。參與視察的能源局組長蘇金勝表示，「很高興能看到工研院於短短幾年內就完成我國第1座波浪發電原型機組，這代表我國即將邁向一個新的里程埤，也期許工研院能加速研發與測試，於106年前催生我國第1座波浪發電示範電廠。」
波浪發電新契機
20瓩波浪發電系統是一組累積失敗經驗後的珍貴成果，並於102年7月開始進行海域之布放，勇敢接受大海的挑戰。如能成功測試1至2年，將可促使國內波浪發電產業正式邁入商業化前期階段，在不久的將來，為國內再生能源做出更多貢獻。
＜檔案夾＞20瓩波浪發電機組
在經濟部能源局補助之下，由工研院執行的「海洋能發電系統研發計畫」能源科技專案，開發國內首座自製20瓩波浪發電機組，並於7月上旬進行短期海上布放測試。就臺灣的海洋能潛能及水深等環境條件而言，以波浪發電的海洋能具有先行開發潛力，因此藉由該項波浪發電技術研發、測試與精進，建置適合我國海域的波浪發電機組，以帶動國產海洋能設備產業的發展。
此部20瓩波浪發電機組為一組整合基礎機械傳動設計、液壓系統與發電元件的動能轉換裝置，總長度17.9公尺、上浮體直徑6公尺、總重量達63.7公噸。該機組由工研院設計研發，並結合台船公司豐富的船舶設計製造技術開發完成。台船公司藉由參與經濟部能源局業界合作計畫開發新技術，投入前瞻海洋能產業發展新興事業，亦為造船本業之延伸應用。
關鍵字：波浪發電,海洋能發電,點吸收式波浪發電系統