2003/04/05
經濟部能源局
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▓撰文：何秀玲
得天獨厚的地球蘊含著各種潛能，在化石燃料主導能源使用的時代中，海洋所擁有的力量相對只被定位為輔助性的能源。事實上，覆蓋地球面積達70％以上的海洋，擁有豐富的動力能量等待開發，潮汐發電就是其中的一個例子。
由於海洋的覆蓋，地球在太陽系中是最美麗的藍色行星。廣闊無垠的大海，擁有龐大的能資源，根據聯合國教科文組織調查，地球海洋能的總量為736億瓩，包括海水溫差能400億瓩，鹽差能約300億瓩，潮汐和波浪能30億瓩。
其中，海洋溫差和鹽差用於發電的研究，尚未能有大幅度的突破，而潮汐發電，在世界各國已有諸多成功的案例。潮起潮落這個自然定律，是氣象學家的研究標的，關係著沿海漁民的生計，更常是文人騷客詠歎的對象；在生活中，潮來潮往可能對我們沒有特別的影響，不過豐富的海洋資源一旦能夠被充分的發展與運用，對於未來能源的使用，將產生不同的面貌。
月娘牽動潮汐生
萬有引力是讓我們腳踏實地的基本原則，而潮起潮落這個自然現象，也是萬有引力的明証之一。平均每隔12小時25分24秒，海水就會自動起落一次，並且循環不息，在早晨稱之「潮」，在晚間叫做「汐」，「潮汐」一詞也由此而來。潮汐在每日發生的時間不一，平均每天會延遲50分鐘，在觀察後，我們可以清楚的掌握潮汐的狀況。
潮汐的生成主要是受到太陽系中各天體的引力，以及地球轉動產生的離心力，其中月亮對潮汐的影響是最為明顯的。月亮圍繞著地球運行，在巨大的月球引力吸引之下，加上地球的離心力，海水將向距離月球最近、以及相反的方向湧聚；而地球每日自轉一周，所以平均每天都會滿潮、乾潮各兩次。
雖說理論上如此，但是潮汐實際發生的情況在各地卻是不一致的，有些地方波瀾壯闊，有些地方變化卻不明顯，這是因為潮汐的大小和海岸地形有密切的關係。著名的錢塘江潮，就是因為錢塘江出口的杭州灣，形狀有如漏斗，口大而內小，漲潮退潮之間水位有著10公尺的差距，故成為世界的奇景之一。
天賦人為的電力
既然潮來潮往之間能產生水位的差距，這股力量當然可資利用，成為循環不息、使用無污染的淨潔能源。在漲潮退潮間水位的高低差距簡稱為「潮差」，就目前的研究指出，潮差在8公尺以上者，就具備有開發潮汐發電的經濟價值。
如果有足夠的潮差，加上適合的地理條件，就可以考慮潮汐發電廠的建立。潮汐發電基本上與水力發電的原理相同，是利用潮差的位能，推動水渦輪機，再推動發電機，也就是透過「位能→機械能→電能」的方式輸出電力。在電廠建設上，必須在海灣築堤，漲潮時將水引入蓄水池；退潮時再將水由蓄水池放出。
在漲潮時，外部的海面較高，海水自然流入蓄水池，啟動發電設備；待退潮時，蓄水池內的水面較高，可再將蓄水放出，再次發電。如此一來，一天將能提供漲落潮共四次的發電機會。不過，因為海水的流向不若河水般固定，以及受不同地形地貌的影響，並不是所有的潮汐電廠均能提供四次的發電機會；而潮汐發電廠的電力輸出，也會因為上述因素而呈現不穩定的狀況。
國際應用的實例
潮汐發電的發源甚早，在1912年，德國建設出第一座潮汐電廠，將漲落潮的海水動能轉換成電力。但是最有名氣的潮汐發電廠，當屬法國蘭斯電廠，其位於法國西北部的蘭斯河口，潮差最高時可達13.4公尺，平均潮差在9公尺左右，更驚人的是，當地在潮水漲落之間，水流量可達每秒1,400萬公升左右，具有非常良好的發電潛力。
1967年時，蘭斯潮汐發電廠成立，利用一道長達750公尺的大壩，在蘭斯河口築成蓄水池，並裝置24萬瓩的發電機組，展開發電工作。蘭斯電廠每年發電量可達5.44億度，為世界最大的潮汐電廠，同時也是將潮汐發電導入具經濟開發規模的先鋒。
其餘地區的潮汐發電工作上，加拿大在芬蒂灣建設有2萬瓩的發電機組，位居世界第二；中國大陸的江廈潮汐試驗電廠3,200瓩列居第三。目前世界上適合潮汐發電的地區約有30處，包括：俄羅斯、加拿大、美國阿拉斯加、韓國、英國、阿根廷、澳洲、印度等國，均已投入相關研究。
永恆的潮起潮落
我國四面環海，似乎具有潮汐發電的潛能，但因沿海地區潮差均小，僅苗栗後龍至台中濱海地區有最大5.6公尺、平均4公尺的潮差，同時該地區多半為沙岸地形，又無港灣可供建設成為蓄水池使用。綜上種種，潮汐發電在我國受到相當條件上的限制。
潮汐發電不需燃料費用，然而在先天上需要擁有良好的自然條件，即高潮差與適合的地形，同時必須投資巨額的經費斷水築堤，發電能力與電力輸出亦較不穩定，故雖然潮汐具有龐大的發電潛能，實際應用並符合經濟效益的案例卻仍然不多。
在二氧化碳排放減量的要求下，擁有零排放、無污染優點的潮汐發電，又開始成為有潛力開發地區國家的研究重點。無垠大海所造就出30億瓩的潮汐能及波浪能，在技術的進步之下，相信日後一定會在地球永續發展的進程中，扮演重要的能源提供者角色。