2014/10/05
經濟部能源局
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撰文、圖片提供／經濟部能源局
我國四面環海，蘊藏之海洋能量不容忽視，經調查及評估各項海洋能潛能，以及工程技術可行性，其中又以波浪發電較容易開發，未來若持續開發自有技術，有機會在未來開創新綠能產業。
波浪開發潛力
波浪能係由太陽能轉換而來，由於太陽輻射及地球自轉等種種原因而形成風，海洋因風力作用而產生波浪。國內波浪高潛能區之能量密度大於10 瓩／公尺（kW／m）以上，潛力場址分布在東北角、雲彰隆起與澎湖海域，初步估計波浪發電開發潛能為2.4 萬瓩（GW）。
波浪能量如何擷取運用
提到波浪能，可能在海邊體驗過這波濤洶湧之震撼感，如何擷取如此浩瀚之波浪能量來發電？波浪發電為利用波浪運動之位能差、衝擊力或浮力差轉換為機械能，再驅動發電機進行發電。
國內目前所研發之機組屬懸浮點吸收式波浪發電機組，發電原理如P.3上方所示，可分為2 個部分，第1 部分為設計圓柱浮體（Buoy）藉由浮體上下運動，將波浪能量傳遞到系統內部。第2 部分為能量擷取系統（power take off, TO），其功能為將浮體所傳遞進入之能量轉換為可用電能。
國外發展情形
目前全球尚無可商業化之波浪發電機組，仍屬海上測試階段，歐洲海洋能源中心（European Marine Energy Center, EMEC）有多座百瓩級機組進行測試中，分別為Pelamis（750 瓩）、Oyster 800（800 瓩）、Oy_Penguin（500 瓩）、 ceanus（800 瓩）。根據IEA_OES 評估，波浪發電之發展於2020 年前屬商業化前期，2019 至2025 年將開發小型商業化電廠，2025 至2030 年後邁向大型化電廠開發。
國內開發20瓩波浪發電機組
在評估全球波浪發電技術現況與國內開發條件後，政府已投入20 瓩級波浪發電系統研發，於2013 年完成20 瓩波浪發電機組開發與海上短期測試。
該20 瓩波浪發電機組係為國內研發單位設計研發，本機組為整合基礎機械傳動設計、液壓系統與發電元件之動能轉換裝置，並採模組化設計，包括浮筒模組、運動模組、延伸模組與穩波模組，整座機組總長度17.9 米、上浮體直徑6 米、總重量69 公噸，因採懸浮式，需透過錨碇系統（mooring system）加以固定。並於東北季風作用下進行測試，可以滿載發電，最大瞬時發電量高達30.69 瓩，小時最佳平均效率百分之34.73，初步達到設計目標。
20瓩波浪發電機組精進
經參考海上測試之經驗與數據，對第2 代20 瓩波浪發電機組進行精進改良，提高波浪能轉換效率及系統之可靠度，包括縮短總長度以利佈放與回收、提昇結構強度與安全性、減小機組運動變形以提高順暢度、以及應用智慧型控制提高浮體擷能效率。第2 代機組滿載發電時數預估可達3,000 小時，同時強化機組結構設計與安全設計，安全係數由3.66 提升至4.75，增加機組佈放及測試之安全性。本機組預計於2014 年10 月完成開發與整合測試，並於高雄港內進行靜平衡測試後，再運送至高雄外海進行海上短期測試，預計2015 年再運回基隆外海佈放測試，並進行海上發電展示。
波浪發電之發展願景
鑑於全球尚無可商業化之機組，且國外機組亦不適用於國內海域波候條件，此時國內積極研發高自製率波浪發電系統，未來有機會發展波浪發電產業。目前政府亦持續投入研發，藉由研發測試掌握關鍵技術，以加速發展大型化機組，扶植國內產業，期望為我國海洋能帶來新契機。
未來波浪發電規劃，近程優先進行波浪發電先導示範，以及建立波浪發電機組之大型化設計技術，期望於2025 年前完成國內首座百萬瓦（MW）級波浪發電示範電廠，為國內再生能源作出具體貢獻。
參考文獻
1. 財團法人工業技術研究院，海洋能源系統及關鍵元件技術開發計畫，經濟部能源科技研究發展計畫，100-101 執行報告。
2. 財團法人工業技術研究院，海洋能發電系統研發計畫，經濟部能源科技研究發展計畫，102 執行報告。
3. International Energy Agency,Implementing Agreement on Ocean Energy Systems (IEA-OES), Annual Report 2012. (http://www.ieaoceans.org)
4. International Energy Agency,Implementing Agreement on Ocean Energy Systems (IEA-OES), Annual Report 2013. (http://www.ieaoceans.org)
關鍵字：波浪發電,海洋能