陳大煒 博士

釜揚科技工程顧問有限公司 & 國立高雄科技大學 海岸水與環境中心

---

談到再生能源，我們很容易想到太陽能、陸域風電、水力發電以及近年快速發展的離岸風電。然而，同樣來自大自然，而且日夜存在於海洋中的波浪與潮海流，卻始終沒有成為我們熟悉的能源。台灣所處的海洋環境十分特殊，在台灣東部海岸有長年穩定的黑潮洋流經過，西部海岸在夏季(6-8月間)也有較小但相對穩定的洋流由南向北流經，並且夾雜動則5至6公尺的潮差漲退，在彰化至嘉義與澎湖間的水道產生複雜的水動力。另一方面，今天我們所要說的波浪能，在台灣東北角以及在彰化外海的雲彰隆起，也是具有相當大的波浪潛能，分別約可達10 kW/m與20 kW/m以上(如圖 1所示)，而這些在近10幾年來，都有相關的研究產出。

圖 1 台灣海域波能評估值（圖／取自經濟部能源署海洋能發電諮詢窗口官方網站）

 

雖不知半世紀前，波浪能量是否因氣候型態不同，其值與今日能量有所差異？但是在1965年，日本的益田善雄（Yoshio Masuda, 1925–2009）就成功研發了益田式浮式航行燈標，提供港內航海用路人明亮的指標，成為現代波浪能發展的重要先驅，也被稱為波浪能之父。他利用波浪上下起伏使浮標內的空進流動，並利用導板開合驅動內部發電機葉片使其發電，他把這種振盪水柱（Oscillating Water Column, OWC）的概念發揮得恰到好處。一個僅為30 – 60 W的小型波浪能裝置，以今日動輒MW等級的發電設備來看似乎微不足道，但它背後的概念卻非常值得借鏡思考。

1970年代石油危機發生後，各國開始積極尋找石油以外的能源，各種再生能源技術也逐漸受到重視。隨著風力、水力以及後來離岸風電等發電技術不斷朝向大型化發展，單一機組可以產生的電力愈來愈高，最終形成由多部機組組成的大型電場，並將產生的電力輸送至陸上電網。波浪能的發展似乎也朝著相同的方向前進，於是各式各樣的波能轉換器陸續出現，包括點吸收式（Point Absorber）、衰減式（Attenuator）、越波式以及各種振盪水柱式裝置。波浪能也從早期數十瓦的小型海上供電設備，逐漸朝向kW甚至MW等級發展，並開始嘗試離岸部署、陣列化與併網發電。進入21世紀後，歐洲成為波浪能發展的重要地區，包含Pelamis Wave Power所開發的蛇型波浪能裝置，一度被認為是最有希望走向商業化的技術之一；Aquamarine Power所發展的Oyster，也進行了大型實海域測試。然而Pelamis於2014年進入破產管理程序，Aquamarine Power也在隔年走上相同道路。有趣的是，這些大量投入研究與開發的失敗導致波浪能發展一度低迷，而1965年發展的益田式航行燈標卻仍在原地運轉，為航海人服務。

近年來，國際波浪能的發展逐漸重新起步，大致可以看到三種不同方向。第一種仍朝向大型化與併網發電發展，例如瑞典 CorPower Ocean 的 C4/C5 點吸收式裝置、澳洲 Carnegie Clean Energy 的 CETO 水下式波能轉換器，以及愛爾蘭 OceanEnergy 的浮式振盪水柱（OWC）系統，仍希望透過大型機組與陣列化逐步走向商業發電。第二種則選擇與港口、防波堤及沿岸設施結合，例如 Eco Wave Power 將浮體設置於港口或既有海岸結構旁，利用波浪帶動發電設備；這種方式可減少大型離岸結構、海底電纜及海上維修所帶來的困難，值得注意的是，這款目前在台灣蘇澳港已有開發計畫。第三種則是近年相當特別的小型化與現地使用，例如英國 Mocean Energy 的 Blue Star 系統，以及美國 C-Power 的 SeaRAY，利用數kW等級的波浪能搭配儲能，直接供應海底感測器、水下載具、通訊及其他離岸設備。從大型併網、港灣整合到小型現地供電，顯示今日的波浪能已不再只有追求「發更多電」一條路，而是開始尋找不同海洋環境中最適合的應用方式。

50年前，益田善雄利用波浪的特性，點亮海上的一盞燈。後來，我們希望利用波浪提供一座城市的電力。經過半個多世紀的探索，逐漸發現，這兩者其實不必互相排斥。波浪能可以繼續追求大型發電，也可以從小型、分散式的海洋能源需求中找到自己的位置。當我們繞了一大圈重新回到那盞航行燈，也許會發現，益田善雄留下來的不只是一部波浪能轉換器，更是一種如何使用海洋能源的思考方式。