跳到主要內容

科技大觀園商標

分類項目
Menu

離岸風電的未來前景,不畏困難 台灣「乘風」突破綠能瓶頸——專訪臺大機械系教授楊鏡堂

110/05/25 瀏覽次數 10675

在苗栗竹南龍鳳漁港外,一架架白色風機聳立在湛藍的海洋上,每架風機都有180公尺高,在強勁海風吹拂下轉動著。這裡是台灣第一座成功開發的離岸風電風場,每年可供應超過10萬戶家庭的用電量。

近年來,台灣在離岸風電開發上急起直追,不只未來要將風力發電作為再生能源主力,也希望能成為能夠建立本土的風電產業鏈,帶動台灣另一波的經濟發展。

台灣擁有優秀風場

台灣是一個高度依賴能源進口的國家,由於缺乏自然礦產,有高達98%的能源必須取自國外,其中以石油、煤炭、天然氣為主要進口項目。若遭遇國際情勢變化,能源成本便會受到波動而有劇烈改變。台灣在高度依賴火力發電的情況下,也有高風險會面臨能源短缺的窘境。

火力發電廠

台灣高度依賴進口燃料進行火力發電,面臨能源短缺的風險較高。圖/pixabay

在這種情況下,如何追求「能源自主」,成為台灣長久以來的難題。再加上科技發展、溫室效應等因素都使得用電量逐年攀升,每逢夏日就有缺電議題佔據新聞版面。為了有效減少資源消耗,以及分擔電力吃緊的壓力,發展「再生能源」成為當前最重要的任務,也是解方。因此十多年來,台灣一步步佈局再生能源發展,自2009年通過再生能源發展條例後,吸引許多廠商開始投資再生能源,發展綠能相關技術。

台灣地處亞熱帶,具有充足的日照環境,因此太陽能成為台灣再生能源的主力;而另一項台灣擁有的豐厚資源,則是風力。台灣海峽是全世界名列前茅的優秀風場,曾任行政院能源及減碳辦公室執行長、現為台灣大學機械系教授的楊鏡堂解釋,「台灣海峽是個喇叭口,夾在中央山脈與武夷山之間,風進入台灣海峽後就會加速,所以這裡的全年平均風速非常好。」加上冬季有強勁的東北季風吹送,成為離岸風力發電的絕佳位置。

根據國際組織4C Offshore統計,台灣有16個風場名列世界最佳風場,位置分佈在台灣西部沿岸,從桃竹苗至台中外海一帶皆有。若能夠確實沿線建立完整的離岸風電設施,便能夠帶來驚人的發電量。

潛力風場

臺灣西部沿岸有相當多具有潛力的風場,圖/風力發電單一服務窗口

技術門檻高 風電技術從零學起

然而,離岸風電對於台灣而言是個全然陌生的領域,台灣不但欠缺相關經驗,風場開發所需的資金也十分龐大,對於想投入離岸風電的廠商而言風險非常高。歐洲英國、丹麥等國離岸風電的成功,是經過二、三十年的摸索與累積才有的成果,台灣要追上這個趨勢,仍必須付出龐大的學習成本。

楊鏡堂過去協助政府部門發展離岸風電時,便遇上許多難題,「剛開始沒有經驗,花了很多學費,光是施工用的工作船,一天就要八百萬租金。」由於當時台灣沒有興建風機專用的大型施工船,必須得遠從北歐租用,才能建造海上平台,或進行相關海事工程。

為了妥善評估風力資源,以及測量各種條件下的風機發電情況,台灣也在台中港等地建立每支造價高達兩億的「測風塔」,監測風速、風壓、氣溫等長期氣候資料,才能確保風機能夠長期順利在台灣海峽上運作。

自然環境也是挑戰之一。不同於歐洲,台灣時常面臨各種自然災害,水下基礎必須能抵抗地震的衝擊;或颱風時得特別控管以防風機葉片遭強風損壞;海纜也要能承受強勁洋流。

為了讓一台風機穩定運轉20年,開發成本自然也水漲船高。經濟部估計,要設置1 MW(百萬瓦)的離岸風力發電機,至少得花費約1.5億台幣,若一架離岸風機的裝置容量是8 MW,代表一架風機的成本就是12億。要開發一座風場,動輒就得安裝上百架風機,光是前置作業就得備上數百億的資金。國內的廠商資本額相對有限,更難以承擔這類風險。

因此在發展離岸風電初期,台灣必須借助國外大型風電開發商與台灣金融業的豐厚資本,引進相關技術與資金,以帶動國內的相關產業發展為目標,建立台灣的風電產業鏈。不過,該如何吸引國外廠商來台投資?

離岸風電

建置離岸風力發電系統的成本很高,該如何吸引廠商投資成為一大課題。圖/pixabay

建立風電產業鏈

「我們提供很好的風場,提供比較有吸引力的躉購費率,讓他們把資金跟技術帶過來。」楊鏡堂強調,創造雙贏是重點。除了給予二十年的保證收購費率,確保合理利潤的同時,也和丹麥沃旭能源、德國達德能源等國外風電公司達成協議,在國產化政策下,規定零組件有一定比例要在台灣製造,並協助扶植台灣產業。例如位於彰化外海的離岸風電風場已於2021年開始施工,負責開發的丹麥沃旭能源與大葉大學合作,培養在地的維運人員。

要發展離岸風電,也必須先建立重要的基礎建設。其中,台中港由於水深、腹地等條件優秀,適合作為離岸風電發展基地,開始逐步興建重件碼頭以輸送風機材料或零組件,甚至可提供廠商作為風電設備的組裝與製造地點。

而離岸風電不只需要風機,風機要能在海上穩定發電,還得打造基樁;產生的電能,要透過海上變電站、電纜等輸送回陸上。根據2019 Cost of Wind Energy Review資料指出,發電機組僅佔離岸風電成本約兩成;占比最高的是「運維」工作,高達三成;其他成本還包括子結構、基礎建設、港口運輸、整合管理等項目。亦即離岸風電產業不只有發電業參與,台灣還可朝製造業、服務業發展,同樣會帶來驚人的收益。

各零組件若能夠在地化生產,不僅能有效降低風電開發成本,更能夠帶動產業鏈投資機會,楊鏡堂指出,「銀行業提供投資或融資機會,也就是所謂的綠色金融,幫助建立綠色供應鏈。」

現階段,台灣各廠商根據本身擁有的技術基礎,選擇有優勢的項目來參與風電產業鏈,例如近期台船國際造船公司已規劃興建大型浮吊船以供海事工程使用;中鋼則因為國內有足夠的鋼材供應下,得以投入水下基礎工程;基樁有台朔重工、世紀風電參與;葉片樹脂有上緯研發生產等。台灣產業透過累積經驗,逐步建構起在地的風電產業鏈。

台灣離岸風電的未來

當前,政府所規劃的台灣離岸風電發展分為三個階段,第一階段是建立如苗栗外海的「示範風場」,確保法規、技術與資金都能夠到位;第二階段是開發「潛力場址」,開放風電廠商申請開發風場;第三階段為「區塊開發」,將會讓開發商自行選擇要開發的風場位置,希望能夠近一步推動產業發展,甚至成為亞太綠能中心。

未來,透過這三階段計畫,2025年台灣的離岸風力裝置容量將達到5.7 GW。不過,楊鏡堂說,風電產業要蓬勃發展,不能只靠中央政府,「地方政府、環保團體、公民團體、人民也都要串起來。」透過跨部會合作,以及彼此溝通協調,才能促成風電產業的成熟。未來若風電產業發展順利,估計年產值可達2000億台幣,創造上萬個就業機會,例如焊工、品保、葉片修補等專業人員。

近年來,台灣除了累積許多寶貴經驗,技術也持續進步,像是風機尺寸也能做得比過去更大,楊鏡堂指出,「風機做得越大,迎風面就大,成本也跟著下降。」除此之外,調控技術、海事工程技術也跟著改進,讓整體發電效率也改善許多。

楊鏡堂打趣地說,若台灣的風電產業能形成產業鏈,未來或許就有「能源新貴」誕生。發展綠能面臨的風險或許不低,一旦成功,帶來的不僅是豐厚的報酬,也同時為對抗全球暖化的路程推進更大的一步。

OPEN
回頂部