白益豪 副教授

國立東華大學光電工程學系

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台灣四面環海，海洋生態與環境永續是國人相當重視之重要議題，有鑑於海廢與水汙所造成的事件於近年來層出不窮，其日累月積的演進下更嚴重造成水域或海洋生態的浩劫。海廢(海洋垃圾)則主要來自陸域及海岸被丟棄之固體廢棄物，這嚴重造成海洋生物及海鳥因為吞食海洋垃圾影響健康甚至死亡，當中的微膠粒更通過食物鏈進入人體同樣造成危害；海洋浮油主要來自於船舶機械及引擎油煙沉降，油體中富含的有害物質如苯、甲苯與二甲苯，這些化合物同樣會對人類和動、植物均會造成危害。因此，如何更積極有效的面對海洋浮油與垃圾危機是攸關生態永續的重要議題。
在海廢清除法方面，花蓮港區常見的方式如圖1，即透過陸域的大型夾具進行夾除；在海洋浮油方面，在大規模的漏油事件主要仰賴攔油索、吸油棉來移除外，也常使用的除油劑(也稱分散劑)使用類似肥皂的介面活性原理，用化學分子包圍油汙形成油滴小分子，方便稀釋以及生物菌解 。然而上述的舉動往往耗費大量物資、能源與成本，這對於小區域水域的薄型浮油或水上懸浮海廢清除則相對效益極低(割雞焉用牛刀的概念)。

圖1 為花蓮港區常見的海廢清除法即透過陸域的大型夾具進行夾除。

「海上智能油汙清除機器人開發」是東台灣港務公司打造照AIoT智慧港、蒐集海象大數據及海洋環境友善的技術指標，而太陽能輔助動力及能源管理更是該技術的邁向永續的重要指標因子。在東華大學能源科技中心團隊、花蓮港務公司及業師共同努力下已逐漸實現光輔助動力-海上智能油汙清除機器人並於花蓮港區水域進行試營運，照片如下圖2所示。

圖2 為光輔助動力-海上智能油汙清除機器人。

包含物聯網控制器、功率控制器、線上資料庫、行動載具APP、綠能動力系統、除油機構等六個單元。在雙體船工作載台/Catamaran部分包含數位噴水式推進器(具高、低速優越操控性)；可負載50KG-max (長120cm × 直徑25cm)充氣式氣墊筒；在系統與酬載 / System Payload方面，包含無線通訊(5G/NB-IoT/WiFi/藍牙)及多核心CPU之推進器與通訊演算、慣性導航演算、感測避障演算等關鍵技術融入其中；在油汙清除部分則以植物纖維高性能吸油材料；From: PHOTON FORMOSA CO., LTD.)來快速吸附海洋或水域之油汙及有機溶劑；最後，在太陽能輔助系統配置方面，則搭配150W單晶矽可撓曲太陽能電池模組及最大功率點跟蹤控制器(MPPT)，電力儲存裝置則採24V(20AH)鋰電池及配電盤來進行規劃，圖3與圖4分別是在花蓮港區動態水域及在東華大學美崙校區靜態水域所進行的測試畫面，包含GPS慣性導航演算演練、通訊演算演練等。

圖3 在花蓮港區動態水域所進行的測試畫面。

我們期望以綠色能源及智慧化技術來升級港口塑造環境友善、生態永續的新面貌，進而提升台灣港口的競爭力。

圖4 在東華大學美崙校區涵翠湖靜態水域所進行的測試畫面。

 

參考資料