3 1. 何謂海洋能海洋是一個巨大的能源倉庫, 海洋中的波浪潮汐海流等動能量和海洋溫度高低差鹽度差能等的存儲量就是個高達天文的數字這些海洋能源都是取之不盡用之不竭的可再生能源地球的 71% 是海洋, 只有 29% 是陸地, 其中蘊藏豐富的資源與能量, 所以充份利用海洋的能量, 是人類一個很好的選擇人類從 100 多年前就開始了利用浩瀚的海洋的巨大能量來服務人類的探索海洋受到太陽, 月亮等星球引力以及地球自轉太陽輻射等因素的影響, 以熱能和機械能的形式蓄在海洋裏, 海洋能主要包括潮汐能波浪能洋流能等動能量和海洋溫差能海水鹽差能海洋滲透能等, 有專家估計, 全世界海洋能的蘊藏量為 750 多億千瓦, 這些海洋能源都是取之不盡用之不竭的可再生能源

4 2. 海洋能的種類與介紹溫度差能波浪能潮汐與潮流能海流能鹽度差能岸外風能海洋生物能和海洋地熱能各種海洋能的蘊藏量據估計均相當地大, 可擷取之發電容量大約有 2,000 萬 MW 以上 ( 民國 94 年底全台灣的發電容量為 3.6 萬 MW) 估計可發電容量波浪能 ( 約 800 萬 MW) 海流 ( 潮流 ) 能 ( 約 500 萬 MW) 鹽度差能 ( 約 260 萬 MW) 溫度差能 ( 約 200 萬 MW) 潮差能 ( 約 200 萬 MW) 海底熱能 ( 約 100 萬 MW) 潮汐能因為太陽月亮與地球之間的萬有引力與地球自轉的運動使得海洋水位形成高低變化, 這種高低變化, 稱之為潮汐潮汐發電就是利用漲潮與退潮高低變化來發電, 與水力發電原理類似當漲潮時海水自外流入, 推動水輪機產生動力發電, 退潮時海水退回大海, 再一次推動水輪機發電波浪能海洋波浪是由太陽能源轉換而成的, 因為太陽輻射的不均勻加熱與地殼冷卻及地球自轉造成風, 風吹過海面又形成波浪, 波浪所產生的能量與風速成一定比例而波浪起伏造成水的運動, 此運動包括波浪運動的位能差往復力或浮力產生的動力來發電波浪能是海洋能中能量最不穩定又無規律的能源海流能

5 海流發電是利用海洋中的洋流流動推動水輪機發電, 一般均在海流流經處設置截流涵洞的沉箱, 並在其中設置一座水輪發電機, 視發電需要增加多個機組, 惟於每組間需預留適當的間隔以避免紊流互相干擾目前海流發電應用構想種類甚多, 但均屬研究性質, 其技術可行性離商業化應用尚有段距離海水溫差能海洋溫差能是利用海洋表層海水與深層海水之間不同的溫度, 透過溫差汽化工作流體帶動渦輪機發電, 海洋為最大的太陽能收集和貯存器一般在熱帶地區, 地層與 1000 米深之海水溫差可達 25 理論上, 只要有溫差存在, 即可抽取能量溫差若愈大, 則海洋熱能轉換之效率愈高, 成本愈低, 因此, 海洋熱能轉換最適合熱帶或亞熱帶地區之發展海水鹽差能海水鹽差能是利用海水 ( 鹹水 ) 和淡水之間的鹽度濃淡不同的化學電位差能, 主要存在地區為河水和海水交界處, 一些淡水充足的地方也可用鹽湖和地下鹽礦生產鹽差能, 鹽差能是海洋能中密度最大的

6 3. 海洋能特性它在海洋總水體中的蘊藏量巨大, 而要想得到大能量, 就得從大量的海水中獲得它具有可再生性海洋能來源於太陽與天體間的萬有引力, 只要太陽月球等天體與地球, 這種能源就會取之不盡, 用之不竭海洋能有較穩定與不穩定, 以及有規律與無規律變化之分, 較穩定的能源有海流能溫度差能海底熱源和鹽度差能, 不穩定但變化有規律的有潮汐能與潮流能, 不穩定又無規律的是波浪能, 海洋能屬於清潔能源, 也就是海洋能的開發對環境污染的影響非常小海洋熱能海洋熱能轉換百分之七十之地球表面為海洋, 共約 140 百萬平方英哩, 因此, 海洋為最大之太陽能收集和貯存器海洋表層與深層之溫度不同, 一般在熱帶地區, 地層與 1000 米深之海水溫差可達 25 與潮汐或風能不同, 海洋中所貯存之熱能可連續地利用理論上, 只要有溫差存在, 即可抽取能量實際上, 溫差若愈大, 則海洋熱能轉換之效率愈高, 成本愈低, 因此, 海洋熱能轉換最適合熱帶或亞熱帶地區之發展海洋熱能的轉換技術包括 : 封閉式 (Closed Cycle) 開放式 (Open Cycle) 系統及混合式 (Hybrid) 系統, 以及尚在實驗室發展階段利用氨與水之混合媒體所產生之卡里那循環 (Kalina Cycle) 系統及上原循環 (Uehara Cycle) 系統

7 海洋溫差發電廠 -210 kw 美國夏威夷州浮動式海洋溫差發電廠 - 概念圖

8 潮汐發電因為太陽月亮與地球之間的萬有引力與地球自轉的運動使得海洋水位形成高低變化, 這種高低變化, 稱之為潮汐潮汐發電就是利用漲潮與退潮高低變化來發電, 與水力發電原理類似當漲潮時海水自外流入, 推動水輪機產生動力發電, 退潮時海水退回大海, 再一次推動水輪機發電當太陽月球和地球成直角時, 就産生小潮 (neap tide); 當它們在一條直線上時, 就産生大潮 (spring tide, 又稱春潮 ) 海岸每個月會經歷一次大潮和一次小潮波浪發電海洋波浪是由太陽能源轉換而成的, 因為太陽輻射的不均勻加熱與地殼冷卻及地球自轉造成風, 風吹過海面又形成波浪, 波浪所產生的能量與風速成一定比例而波浪起伏造成水的運動, 此運動驅使工作流體流經原動機來發電

9 波浪發電設施依照離岸的位置可區分岸基型 (Shoreline): 離岸型 (Offshore): 岸基型利用特殊之空壓渦輪設施擷取波浪對岸邊之衝擊力 ( 空壓型 ) 離岸型利用浮體設施隨波運動擷取能量, 包括水鴨型 (duck) 青蛙型 (frog) 海蛇型 (Pelamis) 浮體型 (power buoy) 等海流發電海流發電是利用海洋中海流的流動推動水輪機發電, 一般均在海流流經處設置截流涵洞的沈箱, 並在其中設置一座水輪發電機, 視發電需要增加多個機組, 惟於每組間需預留適當的間隔以避免紊流互相干擾目前海流發電應用構想種類甚多, 但均屬研究性質, 其技術可行性離商業化應用尚有段距離

10 臺灣地區可供發電的海流, 以黑潮最具開發潛力, 黑潮又叫北赤道海流, 因受到地球自轉和盛行西風的作用而形成它源於北赤道海洋, 沿菲律賓群島朝北北西而上, 在蘭嶼附近改向東方朝太平洋折流黑潮流經臺灣東側海岸時, 因受地形影響, 在臺東附近最貼近海岸線, 而後北向遠離臺灣黑潮發電構想是利用中層海流的流速, 可利用處的水深約在 200 公尺左右, 預計在海中鋪設直徑 40 公尺長度 200 公尺的沈箱, 並在其中設置一座水輪發電機, 成為一個模組式海流發電系統, 發電量大約是 1.5 ~2 萬瓩, 未來可視發電需要增加多個機組利用黑潮發電理論上是可行的, 惟目前深海用的水輪發電機, 尚屬研究階段, 其技術可行性有待驗證海流的渦輪發電機一般分成水平軸式及垂直軸式, 水平軸式與一般的風力發電機組相當類似, 而垂直軸式則主要為 Darrieus 型 helical 葉片渦輪機或十字型翼面渦輪機海流發電設施 (300kW, 英國南部 Devon 海域 )

11 4. 臺電估計海洋所蘊藏的再生能源海洋再生能源種類預估蘊藏量可開發蘊藏量海洋溫差能 30,000 百萬瓦 3,000 百萬瓦波浪能 10,000 百萬瓦 100 百萬瓦潮汐能 1,000 百萬瓦 10 百萬瓦海流能 3,750 百萬瓦 75 百萬瓦

12 5. 海洋能之推廣目標依國外設置海洋能發電成本為 10 萬 /kw, 依表之推廣目標與其設置成本計算中程 ( 至 2020 年 ), 總產值 ( 萬 /kw ) 103 =400 億元 (20 億 / 年 ), 短程 ( 至 2004 年 ) 產值為零 ( 尚未大量推廣 ) 累計瓦數 (MW) NA NA 海洋能至今尚未有效利用的原因經濟效益差, 成本高技術問題還沒有完全解決目前無應用, 產業發展方向亦以中大型渦輪發電技術與設備製造為主, 故其他新能源項目國內尚無應用, 除自然潛能外, 其利用皆以渦輪發電技術與設備為能源轉換裝置, 故長期來看應協或引導傳統發電設備製造與元件組裝商投入此項目之開發與配合推展

13 6. 國內投資與推廣現況分析目前無應用, 產業發展方向亦以中大型渦輪發電技術與設備製造為主, 故其他新能源項目國內尚無應用, 除自然潛能外, 其利用皆以渦輪發電技術與設備為能源轉換裝置故長期來看應協或引導傳統發電設備製造與元件組裝商投入此項目之開發與配合推展全球海洋能的可再生量很大根據聯合國教科文組 1981 年出版物的估計數字, 五種海洋能理論上可再生的總量為 766 億千瓦其中溫差能為 400 億千瓦, 鹽差能為 300 億千瓦, 潮汐和波浪能各為 30 億千瓦, 海流能為 6 億千瓦但如上所述是難以實現把上述全部能量取出, 設想只能利用較強的海流潮汐和波浪 ; 利用大降雨量地域的鹽度差, 而溫差利用則受熱機卡諾效率的限制因此, 估計技術上允許利用功率為 64 億千瓦, 其中鹽差能 30 億千瓦, 溫差能 20 億千瓦, 波浪能 10 億千瓦, 海流能 3 億千瓦, 潮汐能 1 億千瓦 ( 估計數字 ) 海洋能的強度較常規能源為低海水溫差小, 海面與 500~1000 米深層水之間的較大溫差僅為 20 左右 ; 潮汐波浪水位差小, 較大潮差僅 7 10 米, 較大波高僅 3 米 ; 潮流海流速度小, 較大流速僅 4~7 節即使這樣, 在可再生能源中, 海洋能仍具有可觀的能流密度以波浪能為例, 每米海岸線平均波功率在最豐富的海域是 50 千瓦, 一般的有 5~6 千瓦 ; 後者相當於太陽能流密度 1 千瓦 / 米 2) 又如潮流能, 最高流速為 3 米 / 秒的舟山群島潮流, 在一個潮流週期的平均潮流功率達 4.5 千瓦 / 米 2 海洋能作為自然能源是隨時變化著的但海洋是個龐大的蓄能庫, 將太陽能以及派生的風能等以熱能機械能等形式蓄在海水裏, 不象在陸地和空中那樣容易散失海水溫差鹽度差和海流都是較穩定的,24 小時不間斷, 晝夜波動小, 只稍有季節性的變化潮汐潮流則作恒定的週期性變化, 對大潮小潮漲潮落潮潮位潮速方向都可以準確預測海浪是海洋中最不穩定的, 有季節性週期

14 性, 而且相鄰週期也是變化的但海浪是風浪和湧浪的總和, 而湧浪源自遼闊海域持續時日的風能, 不象當地太陽和風那樣容易驟起驟止和受局部氣象的影響海洋能的利用目前還很昂貴, 以法國的朗斯潮汐電站為例, 其單位千瓦裝機投資合 1500 美元 (1980 年價格 ), 高出常規火電站但在目前嚴重缺乏能源的沿海地區 ( 包括島嶼 ), 把海洋能作為一種補充能源加以利用還是可取的

15 影片心得影片名稱 : 海洋能源明日之星李志濠心得從影片中可以看到現在各個國家都在尋找替代型的能源而美國發現了海藻這個替代型能源它可以把氧氣中的 CO2 轉化成 O2, 也能把 CO2 轉化成石灰, 沉降到深海中, 完成了一次循環現在更發現部分藻類富含大量油脂, 經過提鍊就能成為生質柴油不但可以供給人類燃料需求又可以節約 CO2 的排放量真是一舉兩得所以現在台灣也積極研發海藻能源人類為自己犯下的環境破壞努力找尋抗暖化的解藥現在科學家發現綠金的潛力價值, 帶來振奮人心的秘密武器但海溫升高的根本問題不解決, 專家憂心海藻種類隨之遽增, 一旦劣等藻類數量超越, 覆蓋大部分的海洋面積, 不可逆的生態失衡卻可能直接衝擊這座天然製氧機極大值的呼吸作用無法負荷, 恐怕面臨的, 將是另一個海洋缺氧危機

16 影片心得影片名稱 : 替代能源 - 海洋能 7DB3430E 李健臺心得雖然現階段石化能源和核能具有低成本和技術成熟的絕對優勢, 然而考慮其潛在風險和外部處理成本, 全球對替代能源的投資逐步增溫, 海洋能源雖然在建造與維修使用上的成本駁高但是考慮到未來十年二十年之後的環境, 零汙然的海洋能源將是不可輕視的龐大能源而在多種替代能源技術中, 考慮技術未來發展成本結構與使用環境等因素, 除了海洋能, 另外還有生質能風能和太陽能最具未來能源接班人的氣勢

17 影片心得影片名稱 : 海洋能 - 海浪發電林易鋒心得波浪發電是利用波浪發電裝置將海浪的能量轉變成電能的發電方式波浪發電裝置為了有效吸收波能, 其運轉結構完全依據波浪上下振動的特性而設計, 利用往復運動來壓縮空氣水油等介質, 提高介質壓力然後再用來發電海浪的能量相當大, 有時大到可以破壞數千噸重的碼頭和防波堤, 如此巨大的能量若能加以利用, 對人類所需能源的供應必然大有助益

18 影片心得影片名稱 : 科學大解碼 : 海洋能王志誠心得海洋溫差發電海洋溫差發電就是利用深海冷水 ( 約攝氏 1 ~ 7 度 ) 與表層的溫海水 ( 攝氏 15 ~ 28 度 ) 之間的溫度差, 經熱傳轉換來發電海洋溫差發電與潮汐波浪發電的差異在於海洋溫差發電是連續性發電理論上, 有溫差就可以發電, 但是考慮成本與效益, 溫差越大, 效率越高成本越低由於台灣的地形關係, 東部海面溫度與海底溫度溫差大, 所以相當適合發展海洋能如果以 10% 開方來計算, 其效率甚至可比 3 座核能電廠的發電量, 是相當有效率的發電方式

19 影片心得瑞典水下風箏利用潮汐發電楊明韋心得比起以往的潮汐發電裝置來說, 這一種裝置比較小, 而且並不需要很大差別的潮汐才能發電其翼幅十二公尺, 渦輪機則才一公尺, 如此在流速較低水較深的地點也能運作, 把潮汐發電科技落實到嶄新的海洋地帶發電機定置後, 操控這具水下風箏, 捕捉潮流的動力, 要比水流實際速率高出十倍 ; 據估計, 一旦開始運作, 發電機可產出五百千瓦的電力儘管雖然有許多的優點, 可是也有障礙是目前尚在克服的

鯨豚鯨豚在台灣海域發現的鯨豚種類約三十種約佔全球種類的三分之一在台灣東部有溫暖的熱帶洋流黑潮流經捲起海底豐富的營養鹽帶來豐碩的漁業資源因此鯨類資源也因而相當豐富較常見的有長吻飛旋海豚花紋海豚熱帶點斑原海豚弗氏海豚瓶鼻海豚台灣東部海域具有開發為賞鯨專業區的潛力本章

鯨豚鯨豚在台灣海域發現的鯨豚種類約三十種約佔全球種類的三分之一在台灣東部有溫暖的熱帶洋流黑潮流經捲起海底豐富的營養鹽帶來豐碩的漁業資源因此鯨類資源也因而相當豐富較常見的有長吻飛旋海豚花紋海豚熱帶點斑原海豚弗氏海豚瓶鼻海豚台灣東部海域具有開發為賞鯨專業區的潛力本章台灣的七個賞鯨港口鯨豚鯨豚在台灣海域發現的鯨豚種類約三十種約佔全球種類的三分之一在台灣東部有溫暖的熱帶洋流黑潮流經捲起海底豐富的營養鹽帶來豐碩的漁業資源因此鯨類資源也因而相當豐富較常見的有長吻飛旋海豚花紋海豚熱帶點斑原海豚弗氏海豚瓶鼻海豚台灣東部海域具有開發為賞鯨專業區的潛力本章節之分布資料由周蓮香教授提供 176 177 178 Stenella longirostris

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