陳建宏  教授

國立台灣海洋大學 系統工程暨造船學系

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近二十餘年來，隨著海洋能轉換系統的逐漸成熟，黑潮發電的可行性日高，各國對洋流能源開發的興趣也日隆，相關實驗機組陸續問世，相關科技進入逐鹿中原的戰國時代，勝出者將主導新世代的電力市場。

一般認為：若洋流速度達1.0m/sec以上，即有開採的價值，而若介於0.5m/sec到1.0m/sec，可開採性則視場址位置的評估而定。在各種再生能源中，洋流的長期可預測性、以及高達80%以上的發電負載率（即實際的平均發電量與潛在發電量之比值），是開發洋流發電非常有利的因素。

圖1 我國萬機海流發電機的葉輪。

 

黑潮為太平洋洋流的一環，始於菲律賓，穿過台灣東部海域，沿著日本往東北方向流，相較於日本地區，我國海域的黑潮擁有離岸近、流況佳、流速高等特性，為台灣得天獨厚的海洋能源。就流量而言，黑潮為世界第二大洋流，僅次於墨西哥灣流。

我國最引人注目的黑潮發電機組莫過於萬機鋼鐵公司獨立研發出來的「海流發電系統」，此系統最大的特色之一是採用改良過的水車式渦輪機，其葉片之機械結構採用太陽行星式設計，水渦輪機葉片一方面會隨著轉動位置不同而自轉，另一方面則繞著轉盤的轉軸公轉，藉以降低傳統水車的逆向推力，增加作功效率。目前此系統已進入全尺寸實海域測試，預計測試地點為綠島附近的海域，單機組發電量為8KW；若測試成功，這將是全球第一部經過實際海況嚴苛洗禮的機組。

另外，日本自2008年起結合東京大學、IHI、東芝與三井等集團，發展形式相對簡單的浮游式黑潮發電機，以每度電20日幣為目標。目前已完成1/25模型的水槽實驗，九月將進行實海域測試，若測試成功，將開發1/4-1/2尺度的示範機組。該系統的原型渦輪機直徑為40m寬，一個機組有兩個渦輪機，預估發電量為1MW。

圖2 日本浮游式黑潮發電機模型（1/25）。

 

相關研發成員表示，他們有雄心藉此開發新產業；同時也表達台日應密切合作，共同開發黑潮能的態度，並考慮來綠島的測試場進行實海域測試。

除了亞洲地區之外，瑞典Minesto公司也研發可作潮流與洋流發電的「深綠」(Deep Green)系統。「深綠」渦輪機的特點是機組輕巧、操作便利、施工容易及造價便宜的優點，可底碇於海床或掛在水面浮台。目前設計的機組長度為12m，預估發電500KW，藉著8字型擺動，加速渦輪機，增加發電效率。

圖3 瑞典深綠發電系統模型（1/4）在北愛爾蘭進行測試（經Minesto公司同意刊登）。

 

該機組目前在北愛爾蘭進行中尺度(1/4縮尺比例之模型)實體測試，該公司總裁Martin Edlund博士日前來台，與海洋大學測試場洽談來台測試事宜，預計明年將於海洋大學測試場進行1/4縮尺模型之測試，若是成功，將接著在綠島測試場進行全尺寸測試，作為進攻亞太地區黑潮發電的前哨作業。

海洋能不似風能，風能的機組開發已臻於成熟階段，我國幾無研發大型風機的空間與商機；海洋能的機組研發則仍處於百家爭鳴的狀況，若我國能善用此機緣，則有很大的機會進入世界市場，或可為我國開發新能源所用；因此，全球有關潮流能與洋流能發電系統的開發趨勢值得我們密切關注。