台灣離岸風電的未來...挑戰與機會並存的「逐風之道」

你或許不知道，台灣的風場蘊藏能量是世界第二大，僅次於紐西蘭。因為台灣屬於季風氣候區，再加上亞洲大陸東南丘陵與台灣中央山脈所構成的地形，使得台灣海峽的風速強勁，在發展風力發電方面具有先天優勢。

台灣風力資源有明顯的季節性高峰，冬天的東北季風可貢獻相當多的風能。由於陸地上可供開發的風場不易尋找，所以台灣的風機多設置在不受地形阻撓的海岸邊。

讓風力乖乖聽話 風機結構的科學魔法

因為風機必須承受風力，所以必須確保其結構的強度及性能的穩定。要讓風機站得住、用得久，錐形的柱狀設計很重要。迎風面越大，就會產生越大的推力。而長長的葉片，離轉動軸心越遠，力矩就越大。

整個葉片必須擁有相同的力矩，才不會輕易斷折。所以葉片的迎風面積與離軸心的距離乘積（即力矩）必須是一個恆定值，其結果就會讓葉片成為尖細的形狀。但最遠的尖端又不能太細，因此改變葉片面與迎風面的交角（即攻角），讓風力的作用小一點。

另外，要使葉片擁有良好彈性，不能只用金屬製造，須與高分子複合材料混合製作，才能提供最好的韌性。此外，風會時大時小，風向也不固定 ，因此可以改變攻角的彈性葉片、迎風方向的轉動都得設計進去。

開闊無阻礙為風場必要條件 為何台灣海峽成為全球矚目的風電寶庫？

由於風遇到障礙時會消耗掉能量，所以開闊而沒有阻礙的海上風場會更好。以台灣海峽為例，在海上的風機能汲取到的風能會是岸上風機的5倍以上。經過多年的發展，風機適應海邊環境耐用度的技術已經不是問題，問題在於怎麼讓風機站在海面上。

英國與荷蘭的海面有著得天獨厚的盛行西風帶，雖然不如台灣強勁，但方向與時段上穩定而持續。荷蘭已經在海面上放置了許多離岸風機，這個國家面積只比台灣大一點點，是全球汲取風能的榜樣。

2016年底，全球離岸風機的發電量約為140億瓦，其中有97%在歐洲地區。同年，已經有二支離岸海上風力發電機站在台灣苗栗的外海了。各國各方的人才都盯著台灣海峽的離岸風力，為什麼台灣海峽這樣受到矚目呢？

連NASA也認證的密度！台灣海峽風能潛力無窮

2010年，美國國家航空暨太空總署（National Aeronautics and Space Administration，NASA）透過太空遙測的方式，發現彰化外海的風能密度有超過每平方公尺約750瓦的蘊藏量，是全球罕見的優質風場。

工研院接續研究，在2013年發表，台灣離岸風機可安裝的面積達約5640平方公里，總容量可達約290億瓦，如果全數開發，可以供應約2千萬戶一年的用電量。

根據位於英國的國際離岸風電顧問公司4C Offshore在2014年發表的研究，全球風況最佳的二十處離岸風場中，台灣海峽就占了16處之多，而且第2至9名都在台灣的領海裡。離岸風機的年滿發電時數是3千小時，為陸上風機的125%左右，一年中約35%的時間可以發電。

風力發電的兩面刃 台灣如何平衡發展與環保？

290億瓦的發電量已是目前全球離岸風力140億瓦的2倍以上，當然讓全球的離岸風機開發商都到台灣來覓地投資，台灣的能源政策也配合著離岸風力發展。但這樣的投資，是否有什麼可能需要注意的風險呢？

在台灣第一個要擔心的當然是颱風所帶來的損害，尤其是在海上的設備，除了強大的風可能吹倒風機以外，巨浪也可能讓風機的基座受損。2016年至今日，苗栗外海的二支風機，經過2017年5個輕度與中度颱風，目前仍穩定運作中。

歐洲最早開始使用海上風機，有不少海洋生物學家投入研究海上工程對海洋生物的影響。研究中發現，打樁施工的過程中的噪音的確會嚇跑海裡的哺乳類生物，影響的範圍約20公里。不過施工完成後，海豚等生物又會回到原棲地。

因此打樁時的噪音必須低於160分貝，以免對海洋生物造成永久性的傷害。此外，海上設備所使用的防鏽塗料也受到嚴格管制，除了不能具有毒性外，也不能釋出環境荷爾蒙。

由於海上風機實際運作的時間還不夠久，對海洋生態的長期影響，目前還沒有較有信度的研究報告。如何發揮人類的智慧，長期密切觀察海洋生態，取得發電、發展與生態三方的平衡，會是台灣在拾起風浪裡的每一張千元大鈔之際，必須永續經營的課題。

• 本文摘自：《8個你不可不知的海洋議題》
• 出版社：三民
• 出版日期：2019年1月