國際海洋能研討會成果紀要

▓撰文╱圖片提供：張文綺、顏志偉

台灣四面環海，海岸線長達1,448公里，蘊藏的海洋能量不容忽視，海洋能源將被視為龐大不可忽視的新興再生能源。為響應世界地球日及加強再生能源發展，經濟部能源局與工研院綠能所於民國100年4月22日共同舉辦「國際海洋能研討會」，特邀請美、日等國際專家與會，就海洋能技術發展進行交流討論，期透過此平台與國際接軌，促進海洋能之發展。

研討會概況

國際海洋能研討會由工研院綠能所副所長胡耀祖擔任主持人，經濟部能源局副局長王運銘與夏威夷駐台辦事處處長雷均擔任貴賓，並特別邀請包括對於海洋能推動不遺餘力之美國夏威夷商業經濟與旅遊廳前廳長Mr. Liu，及曾參與夏威夷州推動10MW之溫差發電機示範計畫之Lockheed Martin公司、日本佐賀大學以及國內專家學者，就我國海洋能源發展策略與溫差、海╱潮流及波浪等發電技術進行交流，以加速提升國內技術水準。該會議吸引產官學界約200餘人參與，迴響熱烈。

該會議是以「我國海洋能源發展策略」與「海洋能源在潔淨能源組合策略中的任務」進行開場，接著進行海洋溫差（OTEC）技術研討，議題包括：「海洋溫差技術進展與前景」、「日本溫差發電發展現況」、「台灣海洋溫差可行性評估」、「台灣溫差發電研發」。OTEC議題之後則是以其他海洋能技術進行研討，包括：「台灣波浪發電發展現況」、「台灣海域潮流發電自主研發與總體發展計畫」、「基隆海域潮流發電評估與發電機組研發」，最後則是「綜合討論」結尾，參與研討會學員與專家間互動熱絡，各專家也為我國海洋能發展提出重要且關鍵之建議，為此次研討會畫下句點。

美國海洋能技術進展與前景

Mr. Liu以他擔任夏威夷州工商廳廳長期間經驗為例進行專題演說，說明海島型經濟體依賴化石能源的高昂成本及脆弱度，夏威夷州亦訂定在2030年達到使用70％再生能源的目標，而要達到目標，海洋溫差發電（OTEC）是不可或缺的選項，美國能源部及國防近來持續支持OTEC的研發，目前有一個50MW浮台式發電廠在設計中，關鍵的技術包括：浮台設計建造及維護、冷水管、熱交換器、防腐蝕技術、電纜等，成本比重最高的分別是船舶、熱交換器及冷水管。

OTEC成本主要來自建造成本，營運成本極低，而建造成本依規模而降低，10MW的單位建造成本約在20,000$╱kW，50MW則下降至10,000$╱kW。Mr. Liu更指出OTEC所需的技術中，浮台技術、泊纜系統、冷水管技術均於相關領域投入研發，目前OTEC的發展所需要的是整合、實作、驗證、投資與視野。目前夏威夷之OTEC發展是屬技術研發整合階段，預計於2014年達成10～50MW發電示範，2016年達成第1座100MW商業規模發電，2018至2030年則是全面性開發多座電廠的時期。

Dr. Ted Johnson過去在Lockheed Martin公司帶領海洋系統部門多年，並召集OTEC專家、產業界與學界等在夏威夷州開發OTEC示範電廠。Dr. Ted Johnson指出，海洋溫差發電潛能預估量為10,000TWh╱年，為穩態能源，可做為基載電力用途。目前，美國已啟動先導型海洋溫差發電建造計畫，且於夏威夷所規劃之再生能源發電量3,591MW中，海洋溫差發電為1,650MW，占了45.6％。

日本海洋溫差發電發展現況

日本教授池上康之過去曾參與印度1MW OTEC開發設計、30kW OTEC設計開發、4MW DTEC設計開發、太陽熱能發電等，擁有豐富的海洋能源技術開發經驗及多項熱能源發電機專利。池上康之指出，日本海域預估的可發電量達1,014kWh╱年，全球有98個國家具有海洋溫差發電潛力。日本再生能源技術白皮書（NEDO，2010年）規劃OTEC發展歷程和目標為：一、2015年：～1MW電廠，均化發電成本40～60日圓╱kWh；二、2020年：～10MW電廠，均化發電成本15～25日圓╱kWh；三、2030年：～50MW電廠，均化發電成本8～13日圓╱kWh。此外，為因應日本2011年3月11日發生規模9.0大地震所引發之福島核災事件，提案建造10MW-OTEC彌補東京電力缺口。

池上康之也與大家分享參與印度1MW浮式海洋溫差電廠計畫的經驗，並指出海洋溫差發電的新技術為：一、高效能熱交換器（殼管式演進至板式）；二、新的生物附著防治技術；三、新的熱力循環系統（以氨為工作流體演進至以氨＋水為工作流體）。未來海洋溫差除做為基載電力，附加價值更包括：淡水、氫氣、鋰元素、水產養殖、蔬果培育、區域冷房和海域沃化等。

台灣海洋能技術現況

對於溫差技術，工研院綠能所博士郭啟榮投入溫差發電技術已有數十年之久，郭博士指出台灣東部海域離岸3～5公里處，水深達1,000公尺，水溫約4℃；而且黑潮暖流通過東部海域，表層海水水溫常年達25℃以上，海洋溫差能豐沛。估計離岸30公里的經濟海域內，東部海域的海洋溫差裝置容量達52GW。然而，東部海域發展海洋溫差發電時，將遭遇的技術困難包括：抗颱、海上浮台、大口徑冷水管和高效率動力系統等技術挑戰。工研院執行經濟部能源局海洋能計畫於2008年成功開發一5kW海洋溫差發電實驗機組，以內嵌式渦輪機專利克服工作流體洩漏問題。

2010年於台灣東部的花蓮台肥園區內，利用深層海水和表層海水開發瓩級海洋溫差發電現場機組，溫差達8℃以上，機組即可順暢運轉，性能穩定，可靠度高。目前機組產出的電可直接提供廠區大廳照明用途。郭博士更強調海洋溫差發電於5至11月間達發電高峰值，可因應台灣夏季用電高的特性。

Lockheed Martin公司於2009年10月至2010年4月間接受工研院委託，執行「台灣東部海域海洋溫差發電商業型電廠建造的經濟和技術可行性研究」。該研討會特邀請LM公司針對此計畫成果進行技術交流，William D. Munslow博士指出該計畫於場址篩選時，採表層海水和深層海水溫差20℃，並考慮颱風路徑、地震頻率、海流、波浪運動、地質條件、水深1,000公尺離岸距離等因素，篩選綠島建造10MW岸基式電廠、金崙外海建造100MW浮式電廠。Lockheed Martin評估10MW先導型電廠的均化發電成本為18元╱kWh、100MW先導型浮式電廠的均化發電成本為6.5元╱kWh。待技術成熟、模組化量產後，上述成本仍可大幅調降。

關於波浪發電技術，工研院綠能所博士藍振洋介紹波浪發電研發之成果。藍博士指出，考量波浪發電系統之3個重要因素為：容量因子（Capacity Factor）、效率（Efficiency）及可靠性（Reliability）。目前工研院已開發完成國內首座瓩級波浪發電系統，建立實驗室系統整合技術，並經由海上之短期測試，擷取實戰經驗進行系統之精進與改良，朝建立自主化瓩級波浪發電關鍵技術之目標前進。

關於潮流發電技術，國立成功大學水工試驗所副所長高瑞棋指出，成功大學海洋能科技研究中心推動「海域潮流發電總體計畫－邁向海洋能新產業」，同時，成功大學水工試驗所自2004年起，積極投入海洋能源研發工作，並已完成海域潮流發電中具關鍵之低流速高扭力渦輪機第1階段的水工模型試驗及搭配之發電機組及整合系統之研究與測試，並完成澎湖海域潮流發電系統先期試驗計畫廠址整合規劃。目前各項研究成果顯示，無論在學理、應用技術，以及工程施工上，海洋能源開發均屬具體可行。海洋大學海洋環境資訊系教授蔡政翰介紹基隆海域潮流發電評估與發電機組研發成果，透過海潮流數值模擬（Princeton Ocean Model）與時測資料，顯示和平島與基隆嶼間基隆檻區海潮流具有高潛能。在2公里長，300公尺寬之基隆檻區，流速可達2.6m╱s，其深度約為5～40公尺。並將於基隆檻區進行3kW之海潮流發電機組實測，以探討極端氣候（如颱風）對發電系統結構之影響與破壞。

台灣海洋能發展策略

工研院綠能所組長顏志偉帶領海洋能計畫多年，也藉由該次研討會議介紹我國海洋能發展策略，顏組長認為在台灣海洋能較具開發潛力的，分別為溫差發電、波浪發電及海流發電，開發潛能高達數十GW。能源局並規劃我國海洋能發展目標於2025年達200MW。然而，台灣發展海洋能源會面臨許多開發課題，如海象之極端條件、缺少常設性海洋能海域測試場及設備、環保問題、利益衝突、海域能源開發法令問題及施工能力等問題。因此，海洋能開發推動策略首先要進行台灣海洋能分布調查，然後建立海洋能利用共通技術。再來要研發抗颱耐震系統，然後建立海洋能源測試場，最後最重要的就是建立海洋能發電機組建造、運轉及維護等技術。而其具體作法則是建立海洋能產業聯盟，包括：研發聯盟、建造布放聯盟與運轉維護聯盟，並於政策面上，推動設立海域能源開發權區，以整體規劃我國海域能源發展，並訂定合理躉售電價，以誘使民間投入開發。

結論

近年來，世界各國紛紛提高再生能源占比，台灣與夏威夷都具備發展海洋能源之良好地理環境，海洋能將是政府推動主力之一，美國更把夏威夷設定為全國第1個潔淨能源示範州，也邀請台灣、日本一同參與海洋能源研究、開發，將海洋能源技術推廣至全世界。我國更將藉由國際合作，結合台、美、日技術和成功經驗，加速開發利用我國之海洋能，讓我國之自有能源得以妥善開發和利用，可提供全球暖化、電力短缺、缺水等解決方案，且有效提升國家能源和電力安全。（作者任職於工研院綠能所）