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海洋能
海洋能源之蕴藏可观,诸如海洋温差、波浪、海流、潮汐等海洋资源,若能将其开发应用,除可降低消费能源之部份外,更可兼顾日益受重视之环境保护观念,并可藉发展海洋能源发电应用之研究,来建立国内海洋科技基础,进一步为未来开发整体性海洋资源奠基。兹将我国在海洋能源发电应用研究之情况分析如下:

一、海洋温差发电

海洋温差发电之工作原理与目前使用之火力、核能发电原理相类似,首先利用表层海水蒸发低蒸发温度之工作流体如氨、丙烷或氟利昂,使其汽化推动涡轮发电机发电,然后利用深层冷海水冷却工作流体成液态,再予反复使用。

台湾东部海域海底地形陡峻,离岸不远处,水深即深达八百公尺,水温约5°C。同时海面适有黑潮流通过,表层水温达25°C。由于地形及水温条件俱佳,开发温差发电的潜力雄厚,理论蕴藏量在12海浬领海内达3,000万千瓦,若以200 海浬经济海域估算更可高达25,000万千瓦,该区域领海范围内若以适度开发10%估计,其技术蕴藏量可达300万千瓦,每年约可发电460亿度。

根据一系列已完成研究之结果显示,就技术可行性言,兴建一座温差电厂之最大挑战包括大管径冷水管的设计、制造与敷设,大型海上平台的设计与建造,以及高效率海底电力输送电缆等三项关键技术,全世界尚无成功案例可循。而就经济可行性言,即使将水产养殖副产品经济价值考虑在内,温差发电之成本尚难与燃煤、燃油及核能等传统发电方式竞争。以我国目前海洋工程之实力(经费与技术方面),无法独立发展海洋温差发电 技术。未来将积极参与国外先进国家(如美国、日本)相关技术之研发,俾有效利用海洋温差之天然资源。


二、波浪发电

波浪发电即是以波浪发电装置将海浪动能转换成电能。波浪发电装置为了有效地吸收波能,其运转型式完全依据波浪之上下振动特性而设计,利用稳定运动机制撷取波浪动能,然后再加以利用来发电。台湾系属海岛地形,全岛共拥有长达1,448公里的海岸线,沿海地区由于受到强大季风的吹袭,在广阔的海面上经常存在着汹涌的波涛,波浪能源蕴藏可说极为丰富,是一项可观的海洋能源。根据台湾四周沿海及各主要离岛所进行的初步波能评估研究结果显示,北部海域及离岛地区较具潜力,每 公尺约有 13千瓦之波能,东部及西北沿海居次,每公尺约有7千反之波能,西南及南部沿海较差,每公尺约只 有3千瓦之波能,依初步估计台湾地区波能蕴藏量约为],000万千瓦,可开采量约为]0万千瓦。如何有效利用海浪所携带的能量来发电是海洋工程研究人员所追求的目标。虽然波浪发电具有无污染以及不必耗费燃料之优点,然而其波浪之不稳定性及发电设备需固定于海床上,承受海水之腐蚀、浪潮侵袭破坏,以及效率不够显著、施工及维修成本相对过高等问题,限制了目前波浪发电之发展,致使波能发电系统研究开发成长趋缓。

三、潮汐发电
海水水位因引力作用产生高低落差现象称之为潮汐,而潮汐发电便是利用此一位能转换而获得电能之方法。通常在海湾或河口地区围筑蓄水池,在围堤适当地点另筑可供海水流通之可控制闸门,并于闸门处设置水轮发电机,涨潮时海水经由闸门流进蓄水池并推动水轮机发电,退潮时海水亦经闸门流出并推动水轮机发电,如此双向流发电装置是目前潮汐发电之主要应用方式。 开发潮差发电若以目前低水头水轮机应用技术而言,基本上只要有.一米的潮差及可供围筑潮池的地形即可应用发展。台湾沿海之潮汐,最大潮差发生在金门、马祖外岛,约可达5公尺潮差,其次为新竹南寮以南、彰化王功以北一带的西部海岸,平均潮差约3.5公尺,其它各地一般潮差均在2公尺以下,与经济性理想潮差6-8公尺仍有相当差距。由于台湾西部海岸大都为平直沙岸,缺乏可供围筑潮池的优良地形,虽不具发展潮差发电之优 良条件,但乃可进一步考虑利用现有的港湾地形开发应用。另对金门及马祖两个离岛来说,其潮差条件虽非极优越,但因该两离岛之供电成本较昂贵,若以边际能源之效益而言,发展潮差发电即具经济诱因,尤其金门地区更可利用现有滨海水库,如慈湖水库即可成为一个极适宜开发潮差发电的理想潮汐池,故台湾地区的潮差发电发展方向可以金门、马祖两离岛为先导厂址,其可供开发之潜力约有一万千瓦以上。

四、海流发电
海流发电系利用海洋中海流的流动动力推动水轮机发电,一般乃于海流流经处设置截流涵洞之沉箱,并于其内设萱一座水轮发电机,此可视为一个机组(package)的发电系统,并可视发电需要增加多个机组,惟于年组间需预留适当之间隔,以避免紊流互相干扰。 台湾地区可供开发海流发电应用之海流,以黑潮最具开发潜力。根据以往对黑潮所进行之调查研究了解,黑潮流经台湾东侧海岸最近处,以北纬23度附近为最贴近,平均流心距台湾仅60-66公里,流心流速在1.6-0.3公尺/秒、平均流速0.9 公尺/秒,依据所测得之流速及断面推估其流量约为每秒 1,700-2,000万立方公尺。 黑潮发电构想系利用水深约在200公尺左右之中层海流,预计于海中铺设直径40公尺、长度为200公尺的沉 箱,并于其内设置一座水轮发电机,成为一个模块式海流发电系统,出力约为1.5-2万千瓦,未来更可视发电需要增加多个机组,且年组之问的间隔需维持于200-250公尺间,以避免紊流的干扰。利用黑潮发电理论上是可行的,惟目前开发应用的水轮发电机种类甚多,且针对深海用的水轮发电机,则尚属研究开发阶段。 另黑潮发电是一种低能量密度和特定区域环境的特性,未来开发黑潮发电的规模大小及经济性诱因,实值进一步评估探讨。

 
 
 
 
 
 
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