陳大煒 博士

國立臺灣海洋大學

---

前幾年在石化燃料的價格抬升與溫室效應的雙重影響下，綠色能源逐漸受到重視，尤其離岸風能的商轉下，帶動了海洋能源科技產業大幅的興起，連多數海洋能相關的國內外學術研討會，均都另設海洋能源議題，深度討論海洋能源的技術發展。我方鄰國日本，在1988年之前早已是海洋能源世界領導者的地位，無奈發電成本始終無法降至每千瓦140日圓因而作罷。近年來各國的海洋能源興起，日本又決定振興海洋能源的發展。

圖1 佐賀大學發展的波能轉換器。

 

日本在法人單位NEDO (New Energy and Industrial Technology Development Organization) 的帶動下，系統化的快速發展，並連結各大學與能源研究中心，可提供每期6年的研究計畫。在筆者所屬的佐賀大學能源中心波能領域，該中心有非常紮實的學術理論基礎，並自主研發評估工具與軟體，教授畢生的研究則轉嫁在研發的轉換器上，非常務實。此外，日本重工業基礎與產學強大的連結，都是能快速發展的優勢，研究中心畢業的學生，亦可透過產學連攜研究，漸漸轉入業界，持續研發工作，在產官學研的連結上相當紮實。因此，短短6年內，由理論基礎評估、實驗測試到海域實測皆可完成，並再回頭查看轉換器的優缺點，進一步改善。

圖2 佐賀大學發展的衝動式葉輪系統。

 

該中心延續了1978年所發展的海明號浮式震盪水柱式波能轉換器，稱為後彎導管浮式波能轉換器(Backward Bent Duct Buoy, BBDB)，如圖1所示。圖2則為加裝在轉換器中空氣艙內的動力渦輪系統，藉由波浪驅動轉換器內水位的上下移動，再驅動內部空氣流入流出，藉由導片使葉輪同方向旋轉，此發電效率最大可達30%，平均可維持在20%左右。此轉換器具有以下優點：(1)轉換器體積較小 (約為2公尺立方)；(2)轉換器內部空氣受水體快速壓縮，具有高速驅動葉輪之功能；(3)在入射波長較轉換器長度約為5~6倍時，轉換器具有往上游漂移的能力，減少繫纜的負擔。此外，目前該動力渦輪系統同樣用於潮流的轉換器研發。

近幾年發展中的波能公司陸續倒閉，主要是受到龐大研發資金所困，一組波浪能轉換器動輒數十公尺大小，談論的是併入一般電網的效果，加上大範圍海洋開發又得考量航權問題。台灣雖然在秋冬季節的西部海域有全球極佳的風場，以及東北海域的東北季風影響，年平均波能約為10 kW/m，離島與西部海域的潮差也都具有良好的開發條件。然而，面對夏季遠高於秋冬季供電承載力的台灣，除再生能源併網外，提供個人建議如下，可減少台灣用電承載負擔：(1)多發展小型可攜式轉換器，用於近岸海洋工作(如養殖、港口微量用電)；(2)離岸風力機基礎加裝波潮流能轉換器，一方面保護基座，另一方面擷取能量，作為在地微量用電或補助供電使用。