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開發海洋能 海大研發國內首部「潮流發電機」

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 <本報訊>臺灣四面環海,擁有豐富的海洋資源,為了開發乾淨的海洋能源,國立臺灣海洋大學的研究團隊自2010年獲得行政院國家科學委員會的經費補助,執行能源國家型計畫,經過二年的努力,終於研發設計完成全國第一部「全沒水式潮流發電機組」(下圖),為我國開發海洋能源跨出重要的一步。
 海洋大學表示,為因應全球暖化問題,各國無不致力溫室氣體的減量,能源多元化、廣泛採用低碳能源是勢必要走的方向,其中如何開發與運用「再生能源」成為大家的共識。在人們亟欲尋求替代能源,開創綠能產業之際,蘊藏豐富能量的海洋便獲得矚目,如何有效開發純淨的海洋能,也成為各界關注的議題。
 海大校長李國添指出,海洋佔全球70%的表面積,所蘊藏的再生能源,估計遠超過全球能源的總消耗量。尤其臺灣地區四面環海,海洋所蘊藏的再生能源更是豐富,據工研院的估計,可開發的海洋溫差能達100-1,000MW等級、波浪能達100MW等級、海流能達1,000MW等級。海大近年來致力於海洋溫差能、波浪能、潮流能、以及生質能的研發,希望在綠色能源、節能減碳等關鍵議題上,善盡大學的社會責任。
 為了開發臺灣附近海域蘊藏的海洋能源,海大組成研究團隊,設計研發「全沒水式潮流發電機組」,目前已經在海大所屬全世界第三大空蝕水槽內完成發電功率及效率的測試,預計明年會將此機組放置在基隆嶼和和平島之間潮流流速很強的基隆檻海域進行現場發電功率測試,可以利用穩定的潮流發電。
 海洋環境資訊系教授蔡政翰說,根據測量結果,基隆海檻之潮流可高達2.7公尺/秒,平均流速1.1公尺/秒,是臺灣周圍海域有實測資料地點中流速最強的地點之一,是非常良好的潮流發電測試海域。另外,在臺灣北部的富貴角、西部的澎湖、南部的鵝鑾鼻及東部的黑潮,也都蘊藏豐富的海洋能,希望未來能更進一步結合產、官、學的力量,逐步朝向利用黑潮發電的目標發展。
 系統工程暨造船學系柯永澤教授(上圖)花了兩年開發完成的國內第一組全沒水式的潮流發電機組,具有80公分直徑的水輪扇葉、傳動系統和水密式發電機等構造,潮流流動時會推動水輪扇葉轉動,經傳動系統轉動發電機發電,發電功率達到3千瓦。柯永澤說,如果要提高發電的效率,未來除了可以加大水輪扇葉的作用面積之外,還可以利用工程的技術讓流速增加,提高發電量。
 另外,這部潮流發電機組有一個特色,就是水輪扇葉會隨潮流方向的改變而自動轉向,永遠對準潮流的來向,使得發電效率一直保持在最佳狀態。
 柯永澤表示,潮流發電機本上跟陸地上的風力發電原理一樣,但是由於要放在海裡,所以整個機組必須要水密,雖然海流速度較慢,不過海水比重約是空氣800倍,仍然可以產生跟陸上風力相當的電。同時,潮流經年累月作週期性往復流動,從不停歇,比風力來得穩定,每天一定會有穩定潮流可供發電,潮流發電是未來開發海洋再生能源相當有潛力的方向。
 李國添校長說,海大致力於海洋能發電研究,獲得國科會大力的支持,研究團隊在兩年內就成功研發出潮流發電機組的雛形,雖然離商業運轉還有一段很長的路要走,但已經跨出重要的一步,但是利用黑潮發電尚有很多核心技術有待解決,希望未來政府能整合學界與產業界的力量,共同推動發展海洋能發電的產業技術。
 海洋溫差能主要是利用海水表層溫水與深層冷水的落差轉換成能量。波浪能是海面在風的作用下產生的能量,波浪的能量與波高的平方和波動水域面積成正比。潮差或洋流能則都是海水流動產生的動能,但洋流較潮差動能更大。根據經建會評估,由於黑潮流經臺灣動能驚人,洋流發電發展潛力最大。

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