黑潮發電 台灣能源救世主?

【聯合報╱記者李承宇】中華民國九十八年一月七日

黑潮是流經台灣東岸的穩定洋流,不僅為漁民帶來豐富漁獲,更是台灣能源自主的未來希望。30年前就已經有人提出「黑潮發電」的構想,在當時被視為「尖端科技」。民國88年,台大海洋所就完成台灣東部黑潮發電的規畫研究報告,包括台電公司、工研院也都評估過可行性。

最近節能減碳、發展替代性能源聲浪日隆,「黑潮發電」再次成為討論焦點,甚至有機會在今年「能源國家型計畫」中扮演重要角色。但是黑潮發電的技術至今仍屬尚未實現的「尖端科技」,究竟黑潮發電的契機為何,最大的困難又是什麼?

東部海域 擬放機組

北太平洋洋流在赤道以北約60公里處往西流,碰到菲律賓陸地後向北流經台灣東岸約30公里處,稱為「黑潮」,以每秒約1公尺速度往琉球、日本流去。黑潮洋流寬約100到800公里、深200到500公尺,是強勁穩定洋流。

台大應力所教授陳發林指出,黑潮的趨動力是大氣環流帶動海洋表面流動,加上地球自轉產生的「科氏力」加速,配合海床地形而形成的。其流量是亞馬遜河的100倍,密西西比河、長江的1000倍,台大黑潮發電研究團隊初步規畫未來在靠近蘭嶼、綠島、花蓮、蘇澳的海域,選擇四個地方,在各約一百平方公里的海域中布放海流渦輪機。

黑潮發電是在水深約1000公尺的地方安置海流渦輪機組和系統平台,並以纜線錨固在海床上,利用黑潮的洋流力量帶動渦輪機發電。再利用海底電纜將電輸送到陸地上的電廠,經變電加壓後傳送到各地。根據台大估計,黑潮的發電裝置容量可達60GW。


花蓮東堤外海出現巨浪,其中蘊含巨大動量。聯合報資料照片

過度運用 擾亂氣候

中研院院士徐遐生指出,洋流雖然穩定且容易預測,但過度大規模運用可能造成氣候紊亂。若台灣利用黑潮發電,會不會使洋流減弱而造成全球洋流系統的改變?陳發林表示,渦輪機的安置密度須經過嚴密的設計,讓洋流經渦輪機吸收一點後還能恢復原本的流速。每種不同形式的渦輪機,安置的間隔密度都不同,每25平方公里大約放置100台渦輪機。

徐遐生估計,黑潮的總能量大約100GW,台灣可由黑潮取得的最大能量約50GW。但他強調,台灣只能取用其中一小部分,「否則可能會影響日本的氣候和海洋環境」。如技術成熟,一台海流渦輪機的發電裝置容量約100萬瓦,24小時運轉,轉速每分鐘十幾轉,一年可工作300天。


天氣礙事 國內技術難克服

黑潮發電雖然是台灣能源自主的希望,但是專家指出,如何將渦輪機錨固在海底、將海底電纜從外海的渦輪發電機牽往陸地等技術,甚至對海洋生態的影響,在在都是難題。

國科會副主委陳正宏表示,黑潮發電的評估研究除了涉及海洋物理的流體研究,還包括海底地質的鑽探、斷層,以及海洋生態的評估,「都要做非常精緻的調查」。台大應力所教授陳發林表示,黑潮發電需要花三到五年做先導實驗,包括渦輪機是否可行、錨固工程、以及環評等。

工研院能源與環境所資源技術組組長顏志偉表示,目前海流發電的裝置,在水深20、30公尺的近岸雖然已經有測試的機組,但深海發電機的設計,全世界還沒有可以用的方案。

中研院生物多樣性中心研究員鄭明修與中研院院士徐遐生都指出,在深海裝置渦輪機非常困難;黑潮的流速每秒約1公尺,要抵抗這麼快的流速,必須發展出極大的固定、定位能力。鄭明修直指,國內的海事技術「還在幼稚園階段」,許多技術都須仰賴國外公司;台灣也缺乏甲級的潛水施工人員,如果要做黑潮發電,得先培植相關人才。

海底電纜也是一大困難。鄭明修說,台灣東岸從水深40公尺到海岸這一帶屬於「侵蝕海岸地形」,強烈颱風來襲,10公尺的大浪擾動海底,會淘空這一帶的海沙,影響海底結構,海底電纜很難固定;此外,還有沿岸流、潮汐的影響力量。

在黑潮發電機組設置的較佳地點中,綠島距離台灣約30公里,蘭嶼則超過60公里,鄭明修說,海底電纜要拉這麼長的距離,經過東海岸高低起伏的地形,包括海底火山、斷層等,都是很艱鉅的任務。

顏志偉指出,目前雖然已經有牽海底光纖的技術,但海底光纖只是單純的一條;而黑潮發電的機組,電纜在各渦輪機之間呈棋盤狀的陣列分布,技術上困難很多。

具有31年潛水經驗的鄭明修也指出在海中施工可能遇到的天候困難因素,他表示,台灣受東北季風影響,每年10月到次年4月海上風浪大,不適合施工,而7月到9月是颱風季。台灣一年中適合潛水的天數平均只有120天,但是只有小浪、中浪的最好天候僅50天,「在進行海事工程時要很拚」。


必學單字

  1. Kuroshio 黑潮
  2. turbine generator 渦輪發電機
  3. ocean current 洋流
  4. submarine cable 海底電纜
  5. tidal power 潮汐發電

延伸閱讀

  1. 台灣的海洋/戴昌鳳著/遠足文化
  2. 海洋行旅/范欽慧著/天下雜誌
  3. 新能源概論/王革華主編、馬振基校訂/五南
  4. 再生能源概論/華健、吳怡萱編著/五南