台經社論

海洋能一不可忽視且有待扶持之新興再生能源
台經院

2021/06/07

自2020年年初以降,新型冠狀病毒(COVID-19)疫情肆虐全球,對人類社經活動產生重大衝擊,但各國對於再生能源發展並沒有因此停歇。隨著氣候變遷與淨零碳排放等議題持續受到重視,世界各國將能源開發應用列為永續發展目標之重點項目,除既有成熟再生能源種類外,亦向外探究其他新興再生能源,而當中海洋能即為受矚目對象之一。

大抵而言,海洋能發電可分為五種型態,分別為潮汐能、波浪能、洋流能、溫差能及鹽差能。其中,潮汐能係藉由潮漲及潮落形成水之動能進行發電,目前國際上已有商轉之潮汐能電廠;波浪能則係利用波浪上下振動之位能或動能轉換為電能;洋流能則為透過洋流水團穩定流動之能量推動渦輪進行發電;溫差能則係因藉由表層與深層海水之溫度差,將熱能轉換為電能;鹽差能則係開發存在於淡水與鹽水間的化學電能位差進行發電。海洋能源開發潛能龐大,有助於減少發電中產生之二氧化碳排放,逐漸成為全球關注之焦點。

國際海洋能發展現況
根據國際再生能源機構(IRENA)發布之2020年海洋能源趨勢報告(2021),該年共計有31國(如英國、瑞典、丹麥、葡萄牙等國)投入海洋能源之發展,而當前較受矚目之發電型態則為潮汐能、波浪能。目前全球運作中之海洋能發電設備之總裝置容量達534.7MW,其中又以潮汐能發電發展相對成熟(達532MW)、波浪能為2.31MW、溫差能為0.23MW,鹽差能則為0.05MW。

另根據歐洲海洋能源組織(Ocean Energy Europe, OEE)發布之調查數據(2021),於2020年歐洲潮汐能總發電量已達到60GWh,與2018年(約40GWh)相比成長幅度遽增;然而因受到COVID-19疫情之影響,全球潮汐能設備增設幅度趨緩,於2020年總計只新增865kW。未來,預測歐盟海洋能發電於2025年前新增設裝置容量可達100MW,其中於2021年增設波浪能及潮汐能發電設備合計達6MW。歐洲地區在全球海洋能發展上仍位居領導地位,然而近年來如加拿大、美國、中國等歐洲區域以外國家,亦可看到其發展之企圖心。

我國海洋能開發潛能與發展現況
台灣屬海島型國家,四面環海之特性使得善用海洋能成為我國未來重要課題之一,其亦為開發新興再生能源之重要角色。根據2010年工研院評估資料顯示,台灣海洋能發電潛能如僅以各能源之開發限制條件進行評估,開發潛能總計可達10GW以上,其中洋流可開發容量達4GW、海洋溫差達3.2GW、波浪達2~4GW。

目前我國推動海洋能發展主要為先導研究模式,係由政府及學界共同推動研發為主,但考量國內之特殊海域環境,國際上之波浪發電機組並不適用台灣之波浪條件,故研發策略上採取開發高自製率發電系統,同時進行示範電廠之設置。國內海洋能技術開發之困難點仍在於增強機組抗颱及抵抗極端天候之能力,目前雖已有測試成功案例,如400kW浮台式洋流發電機已完成實海測試,然而抗颱強度以及設備經濟性等仍有待考驗,尚須通過長期海上驗證,同時建立本土化技術及整合相關產業鏈,以期最終朝向商業化規模發展。

我國海洋能發展之推動策略與挑戰
再生能源作為我國優先推動之能源重點項目之一,政府訂定2025年再生能源發電占比達20%之目標,係以太陽光電及風力發電為主要推廣設置目標,海洋能並非2025年前之重點推廣對象,主因係由於國內海洋能發電技術發展尚未臻成熟、未具商業運轉條件。

當前海洋能開發所面臨之限制及課題,可就四個面向加以探討。其一為技術面,亦為最關鍵點,海洋能發電技術涉及甚廣,我國技術研發腳步是否站穩跟得上國際水準;此外,對於海洋資源的盤點是否充足,相關模擬技術是否具備,再再影響發電系統設置之可靠度、可存活性、與可安裝性,也影響高效率機組的開發條件。其二為經濟面,商業化運轉與否的條件在於經濟獲利可行性,具一定程度投報率計畫才有可能執行,但技術風險往往與成本效益為一體兩面。其三為環社面,任何開發計畫或多或少都有可能影響環境生態,也可能造成社會議題,海域使用涉及國防、環保、交通、漁業、觀光、休閒等政府機關之權責劃分及各產業發展之競合,跨部會及領域之整合應有專責單位協調並監管各階段進程。其四為產業與基礎建設,產業供應鏈的成熟度,往往為商業化的關鍵之一;此外,海洋能源發電需連結上岸,而海域併網設施連結建置亦為重點。

由於國內海洋能發展仍位處於初期研發階段,且短期內我國或恐缺乏複製歐洲各國以大量計畫資金投入海洋能發電機組開發之發展模式及條件,另考量國家政策有意於海洋能技術研發上推廣國內自建機組,綜合上述觀點,目前仍應採因地制宜逐步發展步驟,整體策略方向思考如下:

  1. 應持續掌握各類海洋能在國際上之發展動向,積極尋求與先進國家之國際合作及參與機會,以使我國海洋能源發展與國際方向不致偏離。
  2. 考量當前國內外海洋能發電技術仍處於研發及測試階段,尚須政府資源協助以加速技術開發能量。海洋能技術研發前期需要大量資金,故相關獎勵措施、租稅減免及經費補助辦法仍是不可或缺,藉以吸引國內外相關單位及業者投入此一新興再生能源領域。
  3. 基於政府資源有限及海洋資源由全民共享觀點,宜依據各類海洋能源特性與台灣各區域產業連結,規劃不同海洋能產業特區,整合相關技術、人才、資金之聚落,達成扶植上下游產業鏈發展之效果。

由於我國正處於能源轉型之過渡階段,仍屬須積極推動擴大再生能源發電設置量之現在,海洋能源之推展雖非現階段主流,但從整體性及前瞻性角度出發,及早由產官學界協力合作逐步奠基海洋綠能產業之發展基礎,於未來國內再生能源發展愈臻成熟之際,更能以穩健之姿銜接我國新興替代能源之重要角色。

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