國科會 能源國家型科技人才培育計畫 - 節能減碳科技土木領域人才培育研究 節能減碳種子人員培訓研習 成果報告 指導單位 : 國科會科教處 主辦單位 : 臺灣科技大學 協辦單位 : 中國文化大學 中華科技大學 中華民國 1 0 2 年 8 月 1 4 日
目錄 一 培訓目的二 培訓規劃三 活動執行四 培訓紀要五 培訓花絮六 課程手冊
一 培訓目的 土木為傳統與民生活息息相關的領域, 各項工程皆與土木有關聯, 以往許多土木人力曾參與國內水力發電 油氣開採 火力發電與核能發電等能源工程, 但我國當前土木人力資源甚少投入節能減碳領域, 此不僅限制了土木人力資源的多元發展, 也不利於國內節能減碳科技在基礎建設方面的發展 若能將傳統的土木技術結合至新興熱門的節能減碳領域, 將有利於提升節能減碳土建相關技術水準以及土建設施的品質與壽命 本計畫希冀透過土木相關產業機構推廣培訓, 將節能減碳的概念導入土木領域中 二 培訓規劃本培訓研習為配合國科會科教處推動 能源國家型科技人才培育計畫, 執行 節能減碳科技土木領域人才培育研究 計畫, 針對大專院校土木相關科系教師與相關產業人員進行節能減碳概念推廣, 期許能透過種子人員的培訓途徑, 進一步強化未來營建土木相關產業從業人員之節能減碳素養, 將新的綠色節能思維與節能科技, 導入工程規劃 設計 施工與維護營運工作中 本計畫已於去年分別於台灣科技大學辦理 土木相關產業節能減碳種子人員培訓研習 ( 北區 ) 土木科系節能減碳種子教師培訓課程 ( 北區 ), 另於高雄市土木技師公會辦理 土木相關產業節能減碳種子人員培訓研習 ( 南區 ) 及於高雄應用科技大學辦理 土木科系節能減碳種子教師培訓課程 ( 北區 ) 等, 各兩場種子人員與種子教師培訓 今年為了延續計畫規劃持續推廣與增進, 大專及高中職土木科系教師 營建土木相關產業從業人員對於節
能減碳科技發展之認識及瞭解其與土木領域的關聯性, 本次培訓規劃於本校辦理教師與產業人員綜合培訓研習 本次培訓研習主題為 節能減碳時代下土木相關領域的人才培育 及 土木相關領域與節能減碳科技之關聯性, 主要為推廣土木相關課程融入節能減碳之概念及相關人才培育發展, 以及研討土木領域可參與節能減碳科技之方向, 此次以土木相關大專院校 高中職土木科系之授課教師及土木相關產業人員為培訓對象 本培訓規劃時間為半日相關議程如下所示 ( 一 ) 培訓名稱 : 節能減碳種子人員培訓研習 ( 二 ) 培訓日期 :102 年 8 月 14 日 ( 星期三 ) 上午 9:30 至 12:30 ( 三 ) 培訓地點 : 台灣科技大學國際大樓 IB302 會議室 ( 四 ) 指導單位 : 國科會科教處 ( 五 ) 主辦單位 : 臺灣科技大學 ( 六 ) 協辦單位 : 中國文化大學 中華科技大學三 活動執行本次培訓由本計畫台灣科技大學團隊研擬培訓議程, 培訓進行方式主要為透過本計畫主持人主題式講述與綜合座談互動方式, 增進土木相關科系教師與產業從業人員對於節能減碳科技發展之認識及瞭解節能減碳與土木領域之關聯性, 進而將相關節能減碳概念融入於其教學課程中或引入至土木工程領域, 以達到土木領域節能減碳人才之培育與相關產業之推動 本課程規劃開課式由台灣科技大學研發處賴正義教授, 進行本研習之開設目的說明, 接下來分別針對節能減碳科技土木領域人才培育研究計畫之介紹及相關聯性進行講述 ; 同時為增加參與
教師及產業人員之節能減碳知能及瞭解目前土木相關科系於推行節能減碳應用課程之現況, 及土木相關產業於推行節能減碳應用技術之現況, 遂於課程結束後進行座談交流 議程確定後, 本計畫台灣科技大學團隊隨即進行相關活動訊息之發布與建置報名平台, 且向本校進行公務人員終身學習時數登錄申請及呈報行政院公共工程委員會申請技師訓練積分登錄, 並辦理相關籌備事宜 本培訓議程如下 時間議程內容主講 / 主持人 09:30 09:55 報到國立臺灣科技大學 09:55 10:00 10:00 10:30 主席致詞 主題 : 節能減碳科技土木領域人才培育研究計畫介紹 賴正義教授國立臺灣科技大學賴正義教授國立臺灣科技大學 10:30 11:50 11:50 12:30 主題 : 土木領域技術與節能減碳科技發展之關聯性 綜合座談 國立臺灣科技大學 廖洪鈞教授 國立臺灣科技大學 黃忠偉教授 國立臺灣科技大學 鄭世豪博士 中華科技大學 謝宗榮副教授 中國文化大學 陳信助副教授 台北市立大學 盧東華助理教授 12:30 餐敘 賴正義教授國立臺灣科技大學賴正義教授國立臺灣科技大學
四 培訓紀要 本次培訓參加之人員主要為土木相關科系教師 政府相關單位公務人員及產業從業人員 ( 技師 ) 等, 共計 25 人參加 本次培訓於 102 年 8 月 14 日上午 9:55 進行開課式, 由台灣科技大學研發處賴正義教授, 進行本計畫及本培訓之目的說明, 隨後即進行 節能減碳科技土木領域人才培育研究計畫介紹 與 土木領域技術與節能減碳科技發展之關聯性 兩個主題之專題演講 培訓議程最後一階段為綜合座談, 由本計畫各主持人 : 台灣科技大學廖洪鈞教授 賴正義教授 鄭世豪博士 中華科技大學謝宗榮副教授及中國文化大學陳信助副教授, 與參與之學員進行討論與交流, 此次有提出意見與交流之學員列舉如下 : 明新科技大學鄧建剛副教授 高苑科技大學土木系張偉哲副教授 中原大學土木系王安培教授 中華科技大學土木系楊宏宇副教授及交通部鐵路改建工程局方文志副局長 ( 已退休 ), 接下來將擇發表重點分述如後 明新科技大學鄧建剛副教授提出最近進行相關研究之經驗, 其中由於相關產業界對於碳足跡的相關認知不足, 所以配合提供相關協助之意願相當低, 其建議希望能透過政府進行相關政策的確實執行, 除可有效的促進國家發展, 另一方面更可增加土木相關科系學生之出路 台灣科技大學廖洪鈞教授回應, 目前針對公共工程的碳管理或盤查已由相關單位逐步推行中, 未來將很有機會將這部分納入採購相關文件中 另外針對碳盤查相關工作, 應是科技大學學生可參與之部分, 建議相關科技大學可加強這部分的
人才培育與特色教學 中華科技大學謝宗榮副教授回應, 在進行碳盤查相關工作, 因為資料量的缺口很大, 所以需要大量的人力去投入, 而相關科技大學的學生其實可以切入這個部分, 加上目前相關產品碳盤查的 ISO 標準亦已經通過, 相信土木工程碳盤查或管理是未來的趨勢所在 因此, 相關科技大學應該開始規劃相關土木領域的人才培育, 以便投入將來相關的產業 台灣科技大學賴正義教授回應, 目前在進行相關土木工程之碳盤查案例時, 因發覺國內相關資料相當缺乏 ; 而使用國外的資料庫, 則因較少土木工程之數據資料, 且與台灣的使用情境與背景差異甚大 建議有關單位能加速此領域的投入, 以便儘早開發出適合國內的有關碳足跡資料庫 高苑科技大學土木系張偉哲副教授提供幾點建議 : 1. 如有關單位已有完成相關碳足跡研究成果, 建議能提供與分享碳排放量基本資料庫, 這樣將有助於未來推動碳足跡之研究 ; 2. 建議有關單位定期辦理研究成果之發表或研討, 有助於相關工作之推展 ; 3. 建議團隊與地方大學合作, 將相關碳排放納入發包文件, 並促使政府據以施行 ; 4. 建議未來於國科會大專生研究計畫規劃相關大專生可參與之計畫或區塊, 以增進此領域之人才培育 中華科技大學謝宗榮副教授回應, 目前本計畫所設立之網路平台上有提供一些相關案例或資料, 歡迎對此領域有興趣之人員前往查閱 台灣科技大學廖洪鈞教授回應, 依照目前各部會推行的狀況來看, 地方政府應最快兩 三年會將碳管理納入工程相關採購, 目前有關單位已開始著手進行工程的分級與劃分, 之後
應會針對不同之工程等級而有不同之碳管理要求 台灣科技大學賴正義教授回應, 本計畫主要是希望能開拓土木領域人員之研究 教學或是就業方向, 所以相關資料是公開的 未來如碳管理能列入有關工程規範來辦理, 對於此部分的推行及普及將有很大的助益, 這個部分目前已有政府部門正在努力 ; 此外, 希望各界有興趣的話能儘量多參與或申請相關計畫, 以便增進此領域的發展及有關之人才培育 中原大學土木系王安培教授提出幾點關於再生能源技術之問題, 其中二氧化碳封存部分是關於二氧化碳的固化方式 離岸風能則是有關政府離岸風能計畫的資訊來源及海洋能部分為海洋熱能的名詞定義與應用等 台灣科技大學賴正義教授回應, 目前關於二氧化碳固化的發展方面, 因有固化作用有反應效率慢等缺點, 所以目前研究的方向是朝向地質封存 ; 關於政府離岸風能計畫的資訊來源, 則可至相關政府網站查詢, 許多資料都是公開的 ; 另外, 海洋熱能名詞的定義, 主要是希望藉由探討這個名詞的正確使用與否, 進而引起各界討論與研究的興趣 台灣科技大學廖洪鈞教授回應, 針對目前各種再生能源, 不論是地熱或是海洋能, 都不能只看目前的投資成本與效益, 應該要將尺度放大一點, 去看未來可能相關再生能源開發對我們的助益 所以, 希望各界能動起來, 學界能投入此領域的研究與人才培育, 業界能投入此領域的技術發展與投資, 大家一起來努力 中華科技大學土木系楊宏宇副教授亦提出近年來進行離岸風能之研究經驗與遭遇之問題, 其中包含極端氣候下之風機運轉 發電量過剩的運用 政府收購價將影響商轉的意願 離
岸風機基礎的設計規劃及海上風機防蝕等研究困難, 希望能提供給有關人員參考與進行交流 台灣科技大學賴正義教授回應, 一個技術的開發需要長時間投入資源與人力去發展, 如果能透過政府的法規的擬定, 對於相關發展的阻力應可以減少很多, 目前希望大家能一同朝開發台灣自主能源這個方向前進 ; 雖然目前離岸風力開發面臨相當多的困難與挑戰, 但是經過長時間投入研究資源, 相關解決方案將會出現, 此外也希望能集合有興趣的人員共同組成策略發展團隊, 一同投入相關再生能源領域之發展 另外, 關於發電量過剩的問題, 其實目前已有相關研究去探討如何將電力能源轉換成其他可以運送的能源 台灣科技大學廖洪鈞教授回應, 目前各國都已相繼投入資源在再生能源的開發, 我們政府應確實研擬我們台灣可以發展的選項, 進而形成政策及投入資源, 以帶領我們土木領域的學界與業界大家一起發展 交通部鐵路改建工程局方文志副局長 ( 已退休 ) 除分享先前機關在進行有關工程時, 規劃由減少混凝土使用量來達到減少碳排放量之效益的經驗外, 其亦建議有關學界或單位應建立有關工程材料之基本碳排放量參數資料庫, 俾利有關單位能進行引用, 並且有關單位應評估及建立工程規模大小 ( 如從工程預算 ) 相對應可容許之碳排放量等相關參數 台灣科技大學廖洪鈞教授回應, 目前土木工程如果在相關的設計上能夠不要過度的保守, 再加上採用現在發展成熟之高效能混凝土材料, 則相關結構物的尺寸將可顯著縮小, 如此即為有效的減碳方向 此部分我們還是要持續的努力, 希望逐步讓大家有相關節能減碳的思維 ; 近期工程會亦正在推行
相關事務, 相信應該很快就可以看到相關資料成果的公開 台灣科技大學賴正義教授回應, 關於工程碳排放的規定, 目前尚無相關強制規定, 未來可能會朝向針對在進行工程評估時, 除一方面檢視該工程估計將排放多少二氧化碳之外, 另一方面也將審核該工程在後續規劃碳中和的作為與相關效益 未來可以預見在進行工程時, 相關方案之選擇考量因素將納入節能減碳的評估 五 培訓花絮 培訓學員進行報到並詢問本次培訓議程等相關事項 培訓開課式, 本校研發 處賴正義教授致詞
臺灣科技大學研發處賴正義教授進行 節能減碳科技土木領域人才培育研究計畫 之介紹說明 臺灣科技大學研發處賴正義教授進行 土木領域技術與節能減碳科技發展之關聯性 專題演講 各位學員於課程結束 完畢後, 進行意見分享 與交流
明新科技大學鄧建剛 副教授提出意見與在 座人員進行交流 高苑科技大學土木系張偉哲副教授提出意見與在座人員進行交流 中原大學土木系王安 培教授提出意見與在 座人員進行交流
中華科技大學土木系楊宏宇副教授提出意見與在座人員進行交流 交通部鐵路改建工程局方文志副局長 ( 已退休 ) 提出意見與在座人員進行交流 各位學員發言互動熱 烈與踴躍
六 課程手冊 國科會 能源國家型科技人才培育計畫 節能減碳科技土木領域人才培育研究 節能減碳種子人員培訓研習 研習手冊 指導單位 : 國科會科教處 主辦單位 : 臺灣科技大學 協辦單位 : 中國文化大學 中華科技大學 時間 :2013 年 8 月 14 日 地點 : 國立臺灣科技大學國際大樓 IB302 會議室
節能減碳科技土木領域人才培育研究 節能減碳種子人員培訓研習 議程 主辦單位 : 國立臺灣科技大學時間 : 民國 102 年 8 月 14 日 ( 星期三 )9:30~12:30 地點 : 國立臺灣科技大學國際大樓 IB302 會議室 時間議程內容主講 / 主持人 09:30 09:55 09:55 10:00 10:00 10:30 10:30 11:50 11:50 12:30 報到國立臺灣科技大學 主席致詞 主題 : 節能減碳科技土木領域人才培育研究計畫介紹 主題 : 土木領域技術與節能減碳科技發展之關聯性 綜合座談 國立臺灣科技大學 廖洪鈞教授 國立臺灣科技大學 黃忠偉教授 國立臺灣科技大學 鄭世豪博士 中華科技大學 謝宗榮副教授 中國文化大學 陳信助副教授 台北市立大學 盧東華助理教授 12:30 餐敘 賴正義教授國立臺灣科技大學 賴正義教授國立臺灣科技大學 賴正義教授國立臺灣科技大學 賴正義教授國立臺灣科技大學 1. 節能減碳種子人員培訓研習活動訊息請詳見 營建產業節能科技教育應用技術資源網 ( 網址 :http://www.civilenergy.org.tw/) 2. 培訓課程報名請至 BeClass 線上報名系統 ( 網址 : http://www.beclass.com/rid=1632b9051d518113e02d ) 3. 本活動已呈報行政院公共工程委員會申請技師訓練積分登錄與公務人員終身學習時數登錄 4. 聯絡人 : 國立臺灣科技大學研究發展處鍾文彬先生 (02-2730-3249)
交通資訊 : 公館校區校址 : 臺北市基隆路四段 43 號 開車 : 由中山高速公路下圓山交流道, 接台北市建國南北高架道路, 下辛亥路往木柵方向行駛, 於辛亥路二段與基隆路交叉口 ( 台大校園旁 ) 右轉, 過長興街後即可到達台灣科大 由北二高接台北聯絡道, 於辛亥路三段與基隆路交叉口左轉, 過長興街後即可到達台灣科大 搭乘台北聯營公車 : 搭乘聯營 1 207 254 275 275 副線 275 區間車 650 672 673 907 綠 11 棕 12 敦化幹線 搭乘國道 省道客運 : 福和客運 ( 板橋 - 基隆 ) ( 台北 - 基隆 ) ( 新店 - 基隆 ) ( 德霖技術
學院 - 基隆 ) 基隆客運 ( 板橋 - 基隆 ) 指南客運 中壢客運 ( 桃園 - 台北市政府 ), 經新店 公館 六張犁 台中客運 大有巴士 ( 台中 - 台北 ), 經龍潭 新店 六張犁 捷運市府站 松山車站 國光客運 台聯客運 中壢客運 ( 中壢 - 台北 ) 經中永和 公館 六張犁 捷運市府站 亞聯客運 ( 新竹 - 台北 ), 經工研院 清大 交大 竹科 龍潭 新店 捷運景美 捷運萬隆 捷運公館 新生南路 仁愛路 臺北市政府 ( 停靠捷運公館站, 不停靠台灣科大 ) 豪泰客運 ( 竹北 - 台北 ), 經新竹縣政府 新竹稅捐處 一高竹北交流道站 二高竹林交流道站 新店 捷運景美 捷運萬隆 捷運公館 新生南路 捷運科技大樓 捷運大安 捷運忠孝復興 捷運忠孝敦化 捷運國父紀念館 捷運市府站 ( 停靠捷運公館站, 不停靠台灣科大 ) 搭乘捷運 : 搭乘捷運新店線 : 由公館站 2 號 銘傳國小 出口左轉, 沿台大舟山路步行, 於鹿鳴堂右轉, 過基隆路後左行即可到達本校 或於公館站 1 號 水源市場 出口轉乘 1 673 907 綠 11 棕 12 直達本校 搭乘捷運木柵線 : 於捷運六張犁站 ( 往公館 永和方向 ) 轉乘 1 207 672 650 基隆客運板基線直達本校 校內配置圖 : 國際大樓
節能減碳科技土木領域人才培育研究計畫介紹
講者簡介 姓 名 : 賴正義 現職 : 臺灣科技大學研究發展處專案教授級專家 (2012/2- 迄今 ) 最高學歷 : 美國邁阿密大學土木博士 (1987-1990) 澳洲昆士蘭大學教育博士候選人 (2002-2004) 主要經歷 : 1. 臺灣科技大學研究發展處專案副教授級專家 (2010/5-2012/1) 2. 臺灣科技大學營建工程系博士後研究 (2009/5-2010/4) 3. 國家實驗研究院科技政策研究與資訊中心研究員 (2006/6-2009/3) 4. 工業技術研究院能源與環境研究所研究員 (2004/2-2006/6) 5. 台灣電力公司綜合研究所 12 等工程師 (1990/4-1999/10) 6. 美國邁阿密大學磷石膏研究中心研究助理 (1987/6-1990/2) 7. 台灣電力公司營建處 7 等工程師 (1983/7-1986/8) 8. 台灣電力公司台北市區營業處 6 等工程師 (1981/10-1983/6) 9. 29 期測量預官 (1979/10-1981/8)
節能減碳科技土木領域人才培育研究計畫簡介 國立臺灣科技大學研發處 賴正義博士 2013.8.14 大綱 我國節能減碳政策與能源國家型計畫 節能減碳科技土木領域人才培育研究計畫 土木與節能減碳關聯性 關聯性成果宣導與推動 2 2
我國節能減碳政策 與能源國家型計畫 3
我國能源供給結構 煤炭占比由 24.59% 增至 32.13%; 石油占比由 50.79% 增至 51.13% 天然氣占比由 2.65% 增至 8.38% ; 核能占比由 20.81% 降至 7.97% 再生能源占比由 1.16% 降至 0.30%
我國節能減碳政策 我國 2010 年訂立 國家節能減碳總計畫 目標為全國二氧化碳排放減量, 於 2020 年回到 2005 年排放量, 於 2025 年回到 2000 年排放量 節能減碳公共工程重點為 (1) 建構永續低碳公共工程規範及機制 (2) 推動公共工程全生命週期品質管理機制納入節能減碳措施 (3) 強化政府採購流程與規範內化節能減碳機制 9 能源國家型計畫 能源國家型計畫 能源科技政策能源技術節能減碳人才培育 人才培育的主要任務為 : 提升全國國民的節能減碳素養 自學校與社會教育體系中深化教育 加強專業人才的國際交流機會 建立節能減碳相關技術規範, 輔導產業與機關學校推動節能減碳 10
能源國家型計畫人才培育計畫 教育部能源國家型人培育計畫 - 教育部顧問室主辦 -99/9-102/12 國科會能源國家型人培育計畫 - 國科會科教處主辦 -100/4-103/3 11
節能減碳科技 土木領域人才培育研究計畫 14
計畫目標 1. 將傳統的土木技術結合至新興熱門的節能減碳領域 2. 探討節能減碳科技中土木人力可參與之項目, 節能減碳知識可融入土木工程生命週期系統之方式, 並發展出系列專業課程或學分學程, 以及人才培育之永續性規劃 3. 先以土木學門中的土木與營建科系做為探討對象, 選定 2 所技職大學為試辦學校 4. 未來全面推廣至全國高職與大專院校的土木科系所 5. 促使土木未來結合環保 能源 社會等跨領域議題, 從單純的工程技術演變至科技 人文的整合系統 6. 擴大土木系所師生的教學 研究與學習範圍以及土木從業人員的就業範圍 7. 未來成為其他科系培育能源人才之重要參考 16
執行團隊 計畫名稱總計畫子計畫 1 子計畫 2 子計畫 3 子計畫 4 執行團隊臺灣科技大學研發處臺灣科技大學營建系中華科技大學土木系臺灣科技大學研發處中國文化大學教育系 18
19 研究流程能源教材與教具開發競賽與活動及研習會設計技職大學培育課程種子教師培訓課程機構推廣培訓課程推廣教育培訓課程土木從業人員研習高職土木學生競賽科技大學校園活動平台架構分析學習平台管理系統競賽與活動及研習會實施培育與培訓課程實施績效評鑑機制建立與實施規劃後續發展方案撰寫期末報告與辦理核銷資訊平台管理與維護資訊平台規劃與建立無障礙網頁設計能源與土木關聯性探討能源核心能力指標探討能源與土木文獻蒐集分析第一年第二年第三年
土木與節能減碳關聯性 21 能源耗用 全世界第一口油井在美國賓州, 鑽探時間為 1859 年
2011 年世界能源使用年限估計 根據英國石油公司 (BP) 撰寫之 2012 年世界能源統計年鑑 中所顯示全球化石燃料含量, 截至 2011 年底, 全球最新化石燃料探勘蘊藏量, 約可維持全球生產需求使用量年限 : 石油 :52.4 年 天然氣 :63.6 年 煤炭 :112 年 24
我國節能減碳科技發展省思 節能減碳科技發展定位? 節能減碳科技發展方向? 節能減碳科技發展進程? 經濟部節能減碳科技發展重點技術
土木參與我國節能減碳之重點項目 27 關聯性初步分析結果 本研究第一年執行期間透過文獻分析 專家座談 研討會 論壇等方式, 已初步分析出土木工程技術可應用於節能減碳科技發展之項目, 如下表所示 節能減碳項目離岸風力發電海洋能碳捕捉與封存深層地熱碳足跡 土木參與項目基座 防蝕 維護塔台 繫留系統 管線 防蝕 維護管線 封存設施 地質改變 衍生地震探勘 鑿井 地質改變 維護各型工程規劃 設計 施工 維護 拆除 28
關聯性成果宣導與推動 29 關聯性成果宣導與推廣方式 本研究藉由融入式課程 新開課程 種子教師培訓 機構志工培訓 專家座談 論壇 專題演講 主題式輔助教材 資訊平台等方式, 宣導與推廣關聯性 30
融入式課程 透過提供教師相關教學文件或外聘業界專家學者, 將節能減碳知識與評量指標融入臺灣科技大學與中華科技大學多門課程中, 以提升師生之相關素養 31 融入式課程核心能力評量指標 id cate merged original cate 認知 / 情境 / 技能知識 / 理解 / 應用 / 分析 / 綜合 / 評鑑 1 I1 運用數學 科學 工程及跨領域知識的能力認知 / 技能知識 / 理解 / 應用 2 I2 設計 / 執行實驗, 及電腦統計分析 / 解釋資料數據的能力技能理解 / 應用 / 分析 3 I3 執行工程實務所需技術 / 技巧及使用工具能力 IEET/AC2004 技能 應用 4 I4 設計工程系統 元件或製程能力 要求學習成效 技能 應用 5 I5 有效溝通 領導能力與團隊合作 能達到的核心 技能 應用 6 I6 發掘 分析與處理問題能力 能力 技能 應用 / 分析 / 綜合 7 I7 認識時事議題, 瞭解工程技術對環境 / 社會及全球的影響, 並培養持續學習的習慣與能力認知 / 技能應用 / 分析 / 綜合 8 I8 理解專業倫理及社會責任認知 / 情境知識 / 理解 / 應用 9 A3 創造力, 如 : 發明 創新 框架外的思考 藝術之能力 ASCE 土木工程 技能 應用 / 分析 10 A5 掌握企業與管理的原則 師人才特質 認知 / 技能 分析 / 綜合 / 評鑑 11 M3 節能減碳土木之專業知識與環境永續 / 水土保持的觀念認知知識 / 理解 / 應用 12 M5 外語能力 認知 / 技能 知識 / 理解 / 應用 13 M8 決斷力, 如 : 風險概念 決策評估與整合之能力 專家會議討論 技能 分析 / 綜合 / 評鑑 14 M11 瞭解綠能及土木產業環境 發展與相關之法規政策 或增列之跨領域 ( 就業技 認知 知識 / 理解 15 M12 節能減碳土木服務工作經驗, 如 : 志工或義工之培養與訓練能 ) 技能 知識 / 理解 / 應用 16 M13 對工作的穩定度 抗壓性及忠誠度 認知 / 情境 / 技能 應用 / 分析 17 M13A 節能減碳土木科技職前實務之專業訓練經驗技能應用 32 教案編寫時, Bloom 的目標分類法, 分為認 Bloom 等將認知領域教學目標分知 情境及技能為六大層次, 以知識之認識為最低三個領域, 一門層的學習行為, 由下而上分別為知課程的教學目標識 理解 應用 分析 綜合 評應盡量兼顧認鑑六個層次知 情境及技能三種目標
培訓活動 1. 101 年 9 月舉辦北區種子教師培訓 2. 101 年 10 月舉辦北區機構志工培訓 3. 101 年 12 月舉辦南區種子教師培訓 4. 102 年 1 月舉辦南區機構志工培訓 5. 於各場次培訓續辦專家座談會 論壇活動 1. 101/5/18 於臺灣科技大學辦理論壇 ( 一 ) 2. 101/11/23 於高雄應用科技大學辦理論壇 ( 二 ) 3. 102/3/8 於中興大學辦理論壇 ( 三 )
節能減碳世紀土木領域技術應用新思維論壇(一) 2012年5月18日 地點 臺灣科技大學國際大樓IB202會議室 時間 活動內容 主講人 開幕致詞 陳希舜校長 台灣科技大學 徐景文處長 行政院公共工程委員會 09:00-09:30 09:30-09:50 09:50-11:00 11:00-12:10 12:10-13:30 主持人 /引言人 報到 節能減碳時代土木工程師的 挑戰 國內外土木工程系所節能減 碳之課程與研發 中午用餐 廖洪鈞教授 臺灣科技大學 賴正義教授 臺灣科技大學 賴正義教授 臺灣科技大學 賴正義教授 臺灣科技大學 廖洪鈞教授 臺灣科技大學 13:30-14:40 土木領域技術應用於離岸風 力發電開發 陳一成處長 台電公司 謝宗榮主任 中華科技大學 14:40-15:50 土木領域技術應用於二氧化 碳封存 黃崇仁經理 中興公司 呂良正主任 臺灣大學 15:50-16:20 16:20-18:00 茶敘時間 綜合論壇 主題 1.土木領域發展現況以及與 節能減碳科技整合 方向 2.節能減碳科技土木領域人 才之培育 18:00 與談人 陳一成處長 台電公司 黃崇仁經理 中興公司 呂良正主任 臺灣大學 廖洪鈞教授 臺灣科技大學 謝宗榮主任 中華科技大學 陳信助副教授 文化大學 35 賴正義教授 臺灣科技大學 論壇結束 節能減碳世紀土木領域技術應用新思維論壇(二) 2012年11月23日(五)下午 地點 高雄應用科技大學土702會議室 活動內容 主講人 主持人 /引言人 13:30-13:40 開幕致詞 楊正宏校長 高雄應用科技大學校長 陳振川主任委員 行政院公共工程委員會 賴正義教授 臺灣科技大學 13:40-14:50 土木領域技術應用於深層地熱 開發 李世勛總經理 台灣棕櫚地熱能公司 謝啟萬教授 屏東科技大學 14:50-16:00 碳足跡應用於土木工程 黃文輝博士 工業技術研究院 湯兆緯教授 正修科技大學 時間 報到 13:00-13:30 16:00-16:30 16:30-18:00 18:00 綜合論壇 主題 1.土木領域發展現況以及與節 能減碳科技整合方向 2.節能減碳科技土木領域人才 之培育 茶敘時間 與談人 李世勛總經理 台灣棕櫚地熱能公司 黃文輝博士 工業技術研究院 王和源主任 高雄應用科技大學 謝宗榮教授 中華科技大學 湯兆緯教授 正修科技大學 謝啟萬教授 屏東科技大學 論壇結束 36 賴正義教授 臺灣科技大學
節能減碳世紀土木領域技術應用新思維論壇(三) 2013年3月8日(五) 地點 中興大學土木環工大樓B1第一會議室 時間 活動內容 開幕貴賓/主講人 顏 聰 前校長 中興大學 徐景文 處長 行政院公共工程委員會 13:30-13:40 開幕致詞 13:40-14:50 景觀加勁路堤工程碳足跡 盤查實例 鄭恆志 協理 盟鑫工業公司 14:50-16:00 道路工程碳管理構想與實 務應用 黃琬淇 博士 中興工程顧問公司 16:00-16:30 16:30-18:00 主持人/引言人 報到 13:00-13:30 茶敘時間 與談人 顏 聰 前校長 中興大學 綜合論壇 陳豪吉 教授 中興大學 主題 賴俊仁 主任 朝陽科技大學 1.土木領域發展現況以及 廖洪鈞 教授 臺灣科技大學 與節能減碳科技整合方向 謝宗榮 教授 中華科技大學 2.節能減碳科技土木領域 陳信助 教授 文化大學 人才之培育 鄭恆志 協理 盟鑫工業公司 黃琬淇 博士 中興工程顧問公司 賴正義教授 臺灣科技大學 陳豪吉教授 中興大學 賴俊仁主任 朝陽科技大學 徐景文處長 行政院公共工程 委員會 論壇結束 18:00 37 研究瓶頸 本研究對節能減碳與土木領域人員而言為較新穎之項目 國內具此相關素養者寥寥無幾 故在辦理論壇等宣導與推 廣活動時 不易邀請適當之專家學者擔任講員 亦較難吸 引節能減碳與土木領域人員參與 根據本計畫之分析 國內大專校院土木系所的課程 以及 土木系所教師專業與研究 與節能減碳相關者甚少 在推 動融入式課程時 因許多教師擔心會增加其授課困擾 致 配合意願不高 在第一年度分析節能減碳科技與土木關聯性時 結果顯示 土木工程技術可應用於多種節能減碳科技之發展 而節能 減碳盤查 計算與評估亦可應用於各種土木工程上 但目 前國內外並無節能減碳知能導入土木領域之相關教材 38
研究對策 因行政院公共工程委員會對此計畫甚感興趣, 擬與其合作共同推動, 另將結合相關公 協 學會, 透過多元管道宣傳本計畫成果, 期能啟發產官學研界之土木人員對此議題之興趣 瞭解與重視 為利於融入式課程之進行, 初期將先由本計畫參與老師之授課著手, 並邀請曾共同執行教育部能源人培計畫之相關教師一起試行融入式課程 本計畫將開發多份主題式節能減碳科技與土木關聯性之輔助教材, 包括離岸風力 深層地熱 海洋能 二氧化碳封存 碳足跡等, 以供融入式課程 種子教師培訓 團體志工培訓 土木從業人員推廣教育使用 39 節能減碳科技土木領域人才培育研究計畫簡介 Thanks 敬請指正
土木領域技術與節能減碳科技發展之關聯性
講者簡介 姓 名 : 賴正義 現職 : 臺灣科技大學研究發展處專案教授級專家 (2012/2- 迄今 ) 最高學歷 : 美國邁阿密大學土木博士 (1987-1990) 澳洲昆士蘭大學教育博士候選人 (2002-2004) 主要經歷 : 1. 臺灣科技大學研究發展處專案副教授級專家 (2010/5-2012/1) 2. 臺灣科技大學營建工程系博士後研究 (2009/5-2010/4) 3. 國家實驗研究院科技政策研究與資訊中心研究員 (2006/6-2009/3) 4. 工業技術研究院能源與環境研究所研究員 (2004/2-2006/6) 5. 台灣電力公司綜合研究所 12 等工程師 (1990/4-1999/10) 6. 美國邁阿密大學磷石膏研究中心研究助理 (1987/6-1990/2) 7. 台灣電力公司營建處 7 等工程師 (1983/7-1986/8) 8. 台灣電力公司台北市區營業處 6 等工程師 (1981/10-1983/6) 9. 29 期測量預官 (1979/10-1981/8)
土木領域技術與節能減碳科技發展之關聯性 國立臺灣科技大學研發處 賴正義博士 2013.8.14 大綱 生命週期應用於土木領域工程 土木領域技術應用於二氧化碳封存 土木領域技術應用於離岸風能 土木領域技術應用於海洋能 2 2
生命週期應用於土木領域工程 1 目錄 壹 生命週期簡介 貳 生命週期評估 參 國內工程節能減碳政策 肆 台電築堤工程案例 2
壹 生命週期簡介 - 意義 世界上任何事物的發展都存在著生命週期, 例如企業的生命週期是指企業誕生 成長 壯大 衰退 死亡的過程 依據 ISO14040, 生命週期評估 (life cycle assessment, LCA) 是對產品系統 (product system) 自原物料的取得到最終處置的生命週期中, 投入和產出及潛在環境衝擊之彙整與評估, 其概念如圖 1 所示 所謂產品系統不僅包括實體產品, 亦包括服務系統 製程技術, 而需考量之環境衝擊通常包括資源使用 人體健康 經濟影響 生態影響等 3 壹 生命週期簡介 - 概念圖 圖 1 生命週期評估概念圖 4
壹 生命週期簡介 - 國外發展 1969 年可口可樂公司應用生命週期評估方法探討該公司使用玻璃或塑膠容器對能源耗用的影響 1970 年代由於石油危機, 美國政府應用生命週期評估方法於能源分析 1990 年環境毒理化學協會 (Society of Environmental Toxicology and Chemistry, SETAC) 提出生命週期評估的定義與架構 國際標準化組織 (ISO) 於 1997 年公告 ISO 14040 國際標準, 提供標準化的分析方法, 使生命週期評估成為系統化的評估工具 2006 年國際標準組織廢止 ISO 14040(1997 年 ) ISO 14041(1998 年 ) ISO 14042(2000 年 ) ISO 14043(2000 年 ), 公布新版標準 ISO 14040:2006 及 ISO 14044:2006 5 壹 生命週期簡介 - 國內發展 我國自 1990 年代陸續應用生命週期評估於一般事業廢棄物 車輛 產品包裝 廢輪胎 廢電腦 生質柴油等評估 經濟部標準檢驗局於 1997 年依據 ISO 14040 國際標準訂定 CNS 14040 國家標準,2000 年公告 CNS 14041 2001 年公告 CNS 14042 2002 年公告 CNS 14043 隨著 2006 年 ISO 14040 系列國際標準更新, 我國 2008 年 12 月 29 日廢止 CNS 14041 CNS 14042 及 CNS 14043, 公布新版 CNS 14040:2006 及 CNS14044:2006 6
壹 生命週期簡介 - 碳足跡 碳足跡計算亦為生命週期評估觀念之應用範例, 用以計算產品與服務整個生命週期過程中直接與間接所造成的溫室氣體排放量, 經過換算成二氧化碳當量的總和 2010 年 2 月我國環保署頒佈產品與服務碳足跡計算指引, 以 CNS 14040 與 14044 之生命週期評估法為基礎, 可供組織檢視現有產品與服務之溫室氣體排放情形, 並加以改善 ; 而消費者可對所選擇產品與服務之生命週期溫室氣體排放, 有更多瞭解, 進而選擇對環境有利之產品 7 壹 生命週期簡介 - 碳足跡標籤 圖 4 各國碳足跡標籤 8
貳 生命週期評估-目標 輸入(Inputs) 輸出(outputs) 排放到空氣(Air) 原料(Resources) 排放到水中(Water) 一次加工物(Material) 能源 燃料(Energy) 包括運輸過程的耗能 製造過程 排放到土壤(Soil) 廢棄物處理(Waste) 回收 再生(Reuse, Recycle) 10
貳 生命週期評估 - 盤查 製程或活動對任一環境衝擊類別之貢獻度小於 1% 者, 可以排除, 不做盤查分析 11 貳 生命週期評估 - 衝擊評估 SimaPro 包含許多衝擊評估的方法, 例如 : 1 IPCC 2007 100a 2 Eco-Indicator 99 12
貳 生命週期評估 -IPCC 2007 100a IPCC 2007 100a 衝擊因子列表 二氧化碳 (Carbon Dioxide) 為基準值 (1 倍 ) 甲烷 (Methane) 為二氧化碳的 25 倍 13 貳 生命週期評估 -ECO-INDICATOR 99 衝擊指標項目 Carcinogens 致癌物 Respiratory organic 呼吸有機物 Respiratory inoranics 呼吸的無機物 Climate change 氣候變遷 Radiation 幅射 Ozone layer 臭氧層 Ecotoxicity 生態毒性 Acidification/Europhicati 酸化 Land use 土地使用 Minerals 礦物 Fossil fules 石化燃料 14
貳 生命週期評估 -ECO-INDICATOR 99 損害評估 三大項損傷評估 : 1. Human health 人體健康衝擊評估 2. Ecosystem quality 生態系統衝擊評估 3. Resources 資源衝擊評估 15 參 國內工程節能減碳政策 _ 發展 2015 年經濟發展願景三年衝刺計畫之產業發展套案 ( 經濟部,2006) 永續能源政策綱領及節能減碳行動方案 ( 經濟部, 2008) 永續公共工程 - 節能減碳政策白皮書 ( 公共工程委員會,2008) 綠色能源產業旭升方案 ( 經濟部,2009) 國家節能減碳總計畫 ( 行政院節能減碳推動會, 2010) 公共工程碳排放量估算試辦作業之推動規劃 ( 公共工程委員會,2013) 16
參 國內工程節能減碳政策 _ 工程碳排放管理 資料來源 : 公共工程委員會 (2008) 永續公共工程 - 節能減碳政策白皮書 運研所 (2011) 交通運輸工程碳排放量推估模式建立與效益分析之研究及本研究彙整 17 參 國內工程節能減碳政策 _ 公共工程碳排放量估算試辦作業 挑選試辦工程 工程設計作業 工程執行作業 資料整合應用 工程經費達 5,000 萬元以上 使用 PCCES 編列預算 辦理碳盤查作業 提送碳排放量估算成果報告 102 年辦理設計招標 碳排放估算納入勞務契約 蒐集材料 機具之碳排放係數 低碳方案評估及設計 評估原碳排放估算項目之合理性及精確度 回饋調整碳排放係數 建立碳排放係數資料庫 整合碳排放係數資料庫 回饋調整碳排放係數 開發 PCCES 碳排放量計算模組 18
參 國內工程節能減碳政策 _ 公共工程碳排放量估算試辦作業 工程類別 相關部會 試辦工程件數 道路工程 交通部 3 內政部 3 防洪工程 經濟部 3 水資源工程 經濟部 3 下水道工程 內政部 3 建築工程 內政部 3 教育部 3 水土保持工程 農委會 3 19 肆 工程碳盤查分析案例 _ 施工區域圖 20
肆 工程碳盤查分析案例 _ 工程工期 21 肆 工程碳盤查分析案例 _ 隔堤斷面圖 22
肆 工程碳盤查分析案例 _ 路堤設計剖面圖 23 肆 工程碳盤查分析案例 _ 施工過程 24
肆 工程碳盤查分析案例 _ 生命週期評估目標 1. 於施工期間進行二氧化碳盤查 計算和評估作業 2. 建立我國不同配比煤灰 CLSM 的碳排放係數 3. 與過去工程常用的砂心堤相互比較, 以瞭解其減碳效益 25 肆 工程碳盤查分析案例 _ 生命週期評估範疇 1. 盤查的評估項目內容含括工程材料 施工機具 交通運輸 3 大類 2.CLSM 碳排放量之計算不包含 CLSM 原料的運輸 3. 營運活動 工程前置作業 規劃設計與各相關工程人員往返工區的交通等, 不納入盤查範圍 4. 可重複使用的臨時設施或設備雖不納入計算, 但其所需的運輸及耗能列入碳排放計算 5. 工程施作完成後的使用維護 管理與除役等, 因數據的取得不易, 不列入估算 26
肆 工程碳盤查分析案例 _ 邊界及流程設定 樁位移交樁位檢測導線控制補樁設置平台 水深測量清除雜物浮標放樣回填砂整平鋪設地工織物預鑄方塊吊放地工非織物鋪設下堤體澆置上層堤體組模及澆置排水溝施工紐澤西護欄及塊狀護欄路基 ( 碎石級配 ) 鋪設路面 (AC) 鋪設 設置工務所清圖套圖預鑄場設置預鑄方塊邊坡鋪設底灰邊坡煤灰包固定 環境整理 27 竣工 前置作業規劃與設計工程施作使用維護 除役 肆 工程碳盤查分析案例 _ 盤查表建立 二 東隔堤工程 全煤灰控制性低強度材料 ( 上層堤體用 ) 及澆置 澆置數量 M3 編號範疇材料名稱單位 數量 ( 單位 ) CO 2 燃料排放係數 (kgco 2 /m3 ) CO 2 之 GWP 值 碳排放當量 (kgco 2 e ) 生命週期範圍 數據等級 數據來源 排放係數數據來源 備註 總計 28
肆 工程碳盤查分析案例 _ 投入之工程材料資料 材料名稱 CO 2 燃料排放係數碳排放係數單位碳排放係數資料來源 地工織布 (No.4) 0.41 kgco2/m2 詹燦榮,2010 汽油 2.36 kgco2/l 環保署 地工非織物 ( 第 Ⅴ 類 ) 0.88 kgco2/kg 運研所 C8540 配比 42.58 kgco2e/m3 自行計算 C10562 配比 51.19 kgco2e/m3 自行計算 C7572s 配比 47.08 kgco2e/m3 自行計算 柴油 2.65 kgco2/l 環保署 210 kgf/cm2,typeⅡ 混凝土 148.95 kgco2e/m3 運研所 清水模板 ( 含鋼模 ) 0.34 kgco2e/m2 運研所 SD280(W) 鋼筋 0.92 kgco2e/t 運研所 PVC 管 (? =50mm,t=1.8mm) 42.67 kgco2/m 運研所 29 肆 工程碳盤查分析案例 _ 投入之運輸載具資料 載運商品 地工織布 (No.4) 地工非織物 ( 第 Ⅴ 類 ) SD420(W) 鋼筋 交通工具 貨車 (VERYCA CM13MV5) 貨車 (VERYCA CM13MV5) 卡車 (1.74~3.5T) 車輛耗油率 (km/l) 載重 商品重量 運輸趟數 ( 次 ) 來回一趟 (km) 運距 (km) 11.4 600 kg 23664(kg) 39.44 27.4 1096 11.4 600 kg 4691.2(kg) 7.82 27.4 219.2 1.96 2 T 87.48(T) 43.74 27.4 1205.6 全煤灰控制性低強度材料 (CS7572s 配比 ) SD420(W) 鋼筋 鋼料 (SS400) 預拌車 1.25 8m 3 8263.86(m 3 1032.98 27.4 ) 卡車 (1.74~3.5T) 貨車 (VERYCA CM13MV5) 28303.7 2 1.96 2 T 36.73(T) 18.365 27.4 520.6 11.4 600 kg 11606.1(k g) 19.3435 27.4 548 30
肆 工程碳盤查分析案例 _ 廠商每日施工日誌 31 肆 工程碳盤查分析案例 _CLSM 碳排放係數 全煤灰控制低強度材料 碳排放量 (kg CO2e) 使用數量 (m3) 碳排放係數 (kgco2e/m3) C8540 配比 312287.27 3432 90.99 C10562 配比 794124.94 7254 109.47 C7572s 配比 684486.88 6800 100.66 32
肆 工程碳盤查分析案例 _ 碳排放量計算 二 東隔堤工程 2 2 2m 預鑄方塊製作 (CACLSM 材料 ) 製作數量 1054 塊 編號範疇材料名稱單位 1 範疇一 全煤灰控制性低強度材料 (CS7572s 配比 ) 編號範疇材料名稱單位 數量 (M 3 ) CO 2 燃料排放係數 (kgco 2 /m 2 ) CO 2 之 GWP 值 M 3 8263.36 47.08 1 數量 (T ) CO 2 燃料排放係數 (kgco 2 /kg) CO 2 之 GWP 值 碳排放生命週活動數活動數當量期範圍據等級據來源 (kgco 2 e) 389038. 99 工程材料 高 施工廠商提供 碳排放生命週活動數活動數當量期範圍據等級據來源 (kgco 2 e) 排放係數數據來源 自行計算 排放係數數據來源 備註 備註 2 範疇一 總計 SD420(W) 鋼筋 T 87.48 2.30 1 201208. 60 590247. 59 工程材料 高 施工廠商提供 運研所 33 肆 工程碳盤查分析案例 _CLSM 堤總排放量 工程項目 單位 CLSM 築堤工程 單位長度使用量 單位材料碳排放量 ( 含運輸 ) 單位施工碳排放量 單位長度碳排放量 (kgco2e) 地工織布 (No.4) m2 26.74 0.43-11.43 地工非織物 ( 第 Ⅴ 類 ) m2 26.50 0.36-9.42 2 2 2m 預鑄方塊製作 (CACLSM 材料 )* 塊 2.38 926.26-2204.50 2 2 2m 預鑄方塊吊放 (CACLSM 材料 ) 塊 2.95-3.18 9.37 全煤灰控制性低強度材料 ( 下層堤體用 ) 及澆置 m3 33.70 100.07 0.79 3398.94 全煤灰控制性低強度材料 ( 上層堤體用 ) 及澆置 m3 31.03 118.92 0.79 3715.18 排水溝 m 1.00 1330.74 53.00 1383.74 格柵蓋板及框座 kg 23.84 2.35-56.12 紐澤西護欄 座 0.67 185.36 3.18 126.11 總計 10914.81 34
肆 工程碳盤查分析案例 _ 數據品質等級評估 投入與產出項 上堤體 CLSM 拌合 下堤體 CLSM 拌合 排水溝材料 2 2 2m 預鑄方塊材料 DQIs 可靠性 (Re) 完整性 (Co) 時間相關性 (Ti) 地理相關性 (Ge) 技術相關性 (Te) 單一投入 / 產出 DQR CO 2 佔比, % DQR(w) 活動數據 1 1 1 1 1 1 23.79 0.24 排放係數 1 2 1 1 1 單一指標乘積 1 2 1 1 1 單一指標數據品質 1 1 1 1 1 活動數據 1 1 1 1 1 1 21.99 0.22 排放係數 1 2 1 1 1 單一指標乘積 1 2 1 1 1 單一指標數據品質 1 1 1 1 1 活動數據 1 1 1 1 1 1 20.06 0.20 排放係數 2 2 1 1 1 單一指標乘積 2 2 1 1 1 單一指標數據品質 1 1 1 1 1 活動數據 1 1 1 1 1 1 19.58 0.20 排放係數 1 2 1 1 1 單一指標乘積單一指標數據品質 1 2 1 1 1 1 1 1 1 1 總計 85.42 0.86 數據品質得分 ( 按比例放大回 100%) 1.01 數據品質 高品質 35 肆 工程碳盤查分析案例 _ 砂心堤總碳排放量 砂心堤工程 工程項目 碳排量 (kgco2e) 單位長度碳排放量 (kgco2e) 地工織布 (No.4) 9991.47 22.58 地工非織物 ( 第 Ⅴ 類 ) 4725.63 10.68 1.6x0.6m 沙腸灌填 * 5381557.64 12161.16 水力填沙 ** 380091.20 858.92 級配卵石供給 81738.47 184.71 級配卵石拋放 38411.04 86.80 卵石供給 83765.96 189.29 塊石供給 82009.81 185.32 格柵蓋板及框座 24834.44 56.12 紐澤西護欄 51174.80 115.64 排水溝 662665.67 1497.48 總計 6800966.13 15368.72 36
發展CCS 提高能源生產 & 使用效率 改變社會制度 重新考量核能 發展再生能源 最快速 有效 低廉的方式 穩定大氣溫室氣體濃度的減緩行動組合 (八大工業國提出) 5
1 土木領域技術應用於離岸風能 2 簡報大綱 風力發電之概述 離岸風能的發展 離岸風能之規劃與設計 土木領域技術應用於離岸風能
3 風力發電之概述 - 發電 風能轉換靠風力機, 藉由空氣流動轉動葉片來發電 葉輪為風力發電最重要的系統之一, 葉片鎖定於輪轂構成葉輪, 受空氣動力作用繞軸旋轉, 轉換成電能 葉片愈長, 擷取風能愈多 ( 工研院,2012) 4 風力發電之概述 - 發電 為了減少機組間紊流的影響, 風力發電機設置方向應盡量與主風向垂直 機組間應彼此距離扇葉直徑的 3-6 倍, 以免因遮風效應降低電能產量 ( 工研院,2012)
5 風力發電之概述 - 輸配電 ( 工研院,2012) 使用方式 : 與電力網直接併聯發電系統 與柴油機 / 太陽光電混合發電系統 獨立使用 獨立或混合發電系統 : 一般使用於偏遠地區或電力網無法到達的地方 6 風力發電之概述 - 系統單元 ( 工研院,2012) 風力機主要由葉輪 傳動發電系統 控制系統 塔架及基礎構成 : 葉輪 : 將風能變為機械能 傳動發電系統 : 轉子所獲得的機械能藉著帶動發電機 控制系統 : 阻止風力機超轉速的調速控制 迎風轉向的方向控制等 塔架 : 用來支撐風力機 基礎 : 確保風力機的穩定與安全
7 風力發電之概述 - 國際發展 全球風能協會 (GWEC) 調查 裝置容量前 5 名國家 : 中國大陸 美國 德國 西班牙 印度 全球風能協會 (GWEC) 推估至 2016 年止, 全球風力機組累計裝置容量將上看 493.3GW, 約較 2011 年增加 108%, 年成長率達 15.7% 2011 年 2010 年 國名 裝置容量 占比 裝置容量 占比 排名 排名 (MW 千瓩 ) (%) (MW 千瓩 ) (%) 全世界 237,669 100 197,637 100 中國大陸 62,364 1 26.2 44,733 1 22.6 美國 46,919 2 19.7 40,298 2 20.4 德國 29,060 3 12.2 27,191 3 13.8 西班牙 21,674 4 9.1 20,623 4 10.4 印度 16,084 5 6.8 13,065 5 6.6 法國 6,800 6 2.9 5,970 6 3.0 義大利 6,737 7 2.8 5,797 7 2.9 英國 6,540 8 2.7 5,248 8 2.7 加拿大 5,265 9 2.2 4,008 9 2.0 葡萄牙 4,083 10 1.7 3,706 11 1.9 日本 2,501 13 1.1 2,334 12 1.2 台灣 564 25 0.2 519 (GWEC,2012) 24 0.3 南韓 407 27 0.2 379 27 0.2
9 風力發電之概述- 我國陸域風力發電發展主要問題 項目 面臨問題 優良場址漸趨飽和 經濟誘因 地狹人稠 土地取得不易 開發規模受限 國際原物料價格飆漲 中部縣市設置量佔80% 環境抗爭頻傳 影響開發進 負面影響 度 大幅縮減規劃容量 噪音 視覺衝擊及安全問題 運轉維護 臺灣高溫潮濕環境導致國外風機水土不服 故障率高 風力機廠牌多 系統組件未規格化 維修耗時 (工研院整理,2012) 10 離岸風能的發展-優勢與挑戰 氣流較穩定可提高風機壽命 高風速及高滿載發電 挑 戰 場址取得較單純 技術複雜性和成本問題 較無景觀問題 受限自然環境 天氣及波浪 優 勢 需造價高昂的專用設備及安裝船 資料來源:(ECOFYS,2012) &(林伯峰,2008)
12 離岸風能的發展 - 全球離岸風能的潛力 全球離岸風能潛能較高之地區分別為 北美地區 南美部分地區 北歐地區 亞洲則以俄羅斯地區 中國及西太平洋周遭地區 ( 包含台灣 ) (Michael B. McElroy et al.,2009)
13 離岸風能的發展 - 國際發展 世界主要國家推動離岸風力發電皆由示範性計畫開始 德國 :2013.06, 北海的 Amrumbank West 開始動工 德國已有 8 個離岸風力園同時建造 英國 :2013.07, 號稱全球最大近海風電場 倫敦陣列 於英國東南海岸正式營運, 容量為 630GW 丹麥 : 計畫於 2013 年完成 Anholt(400MW) 海上風力電廠, 將裝設 111 部 3.6MW 風力機組, 目前已完成一半風場機組設置 亞洲地區目前以中國的腳步較快,2008 年在渤海灣外 70 公里處, 利用其廢置之鑽油平台設置一部風力機 ; 另外上海東海大橋附近, 即將完成 34 部海上風力機的設置 14 離岸風能的發展 - 台灣地區離岸風能的潛力 水深 5-20 m( 淺海 ) 潛能約 9 GW 水深 20-50 m ( 深海 ) 潛能約 48 GW 水深 50-100 m( 深海 ) 潛能約 90 GW 資料來源 :2012, 顏志偉
15 離岸風能的發展 - 我國發展 能源局離岸風電推動成果 進行離岸法規研析 進行陸海域風能觀測, 發展風場模擬與風能評估技術 蒐集調查風電開發基本環境資料, 完成 風電開發支援決策管理系統 進行離岸風力發電推動先期研究, 離岸風電潛能評估與場址評選 與英國 BMT 公司合作 離岸風場可行性評估 guidelines 千架海陸風力機計畫 經濟部依據 風力發電離岸系統示範獎勵辦法 101 年 12 月 27 日完成評選作業, 由 福海風力發電股份有限公司籌備處 海洋風力發電股份有限公司籌備處 取得申請人資格, 台電公司亦為受獎勵人
18 離岸風能的發展 - 全球未來發展 離岸風場不宜直接採用陸上型風力機組, 須重新設計, 才能適應海洋環境 單機容量提升可相對降低風場總投資成本以及發電成本, 也因此離岸風力機組裝置容量皆往千瓩 (MW) 級發展, 以降低造價成本 離岸風電之建置, 最大的投資係海底架構 基礎固定及電纜鋪設的工程, 由於電纜鋪設工程成本較高, 因此以高壓直流電變壓技術做為主流考量
21 離岸風能之規劃與設計 - 場址佈局配置 佈局配置 佈局配置將影響建置成本跟發電量 布局關鍵因素 風電機組類型 輪轂高度 風電場容量 風電機組間距 每個要素取決於海上風電場的許可條件 尾流影響 場址條件 成本 佈局優化和能源成本 反覆運算 ( 疊代 ) 方法 佈局微調 各因素息息相關 22 離岸風能之規劃與設計 - 基礎設計 進行基礎設計須考慮 不同地理位置要求 不同地質條件要求 地質狀況須確定 強度及穩定性 風象海象地質 離岸風力機基礎設計流程場址勘測外部條件風電場布局風電機組設計條件選擇基礎類型風電機組校核 壓密及不均勻沉陷 防腐蝕設計 基礎結構設計 防沖刷設計 振動造成的沉陷與不穩定 基礎土壤滲透性及相關水力特性 工程圖 施工 運輸 安裝 連接及維護方案 ( 海上風力發電機組設計, 吳佳梁 李成鋒 )
23 離岸風能之規劃與設計 - 常見基礎形式 重力式基礎 水深 10m 以內堅硬岩盤或礫石海床 需預先整地, 結構體先於陸上施作, 再拖運至預訂位置 需保護工防沖刷, 確保基礎底部穩固 單樁式基礎 水深 30m 以內之砂質海床 對有海床淘刷情形具有一定抵抗力 需大型打樁設備 24 離岸風能之規劃與設計 - 常見基礎形式 導管架基礎 水深 20~60m 之軟弱土壤層, 對海床淘刷情形具有一定抵抗力 穩定性及抗扭勁度均高, 穿浪性佳 缺點與三桿型式相同 三腳架基礎 水深 20~40m 之軟弱土壤層, 對海床淘刷情形具有一定抵抗力 剛性較大, 整體穩定性較高 結構重且大, 建造及現地吊放成本較高
26 離岸風能之規劃與設計 - 台電基礎設計 台電彰濱離岸風機基礎初步設計規劃 改良式套筒基礎 無須進行水中作業, 品質易確保 套筒結構定位容易, 可節省作業時間 基樁尺寸不大, 運送及打樁機具容易取得 荷重直接藉由基樁傳遞分散至海床, 套筒結構尺寸與厚度可減少, 降低製造及運輸之成本 ( 台電公司,2012)
102-105 年離岸風力計畫徵求重點 ( 一 ) 風場潛能及開發評估 1. 計畫名稱 : 風能評估技術與驗證 2. 計畫名稱 : 場址開發與財務工程 3. 計畫名稱 : 海氣象預測與施工風險 ( 二 ) 環境影響評估 1. 計畫名稱 : 中華白海豚生態環境 2. 計畫名稱 : 水下噪音量測及模擬 3. 計畫名稱 : 減噪工法研擬 4. 計畫名稱 : 海域環境變遷與影響 27 102-105 年離岸風力計畫徵求重點 ( 三 ) 風機效能與安全性 1. 計畫名稱 : 風場及風機性能監測之技術研究 2. 計畫名稱 : 颱風風況下風力機失控時氣動力研究 3. 計畫名稱 : 風機葉片 塔架結構疲勞安全性研究 4. 計畫名稱 : 風機傳動系統可靠度研究 ( 四 ) 支承結構基礎及載重 1. 計畫名稱 : 環境外力與設計條件分析 2. 計畫名稱 : 基礎型式選擇與本土離岸風機基礎型式開發 3. 計畫名稱 : 基礎震動反應 4. 計畫名稱 : 海床液化潛能評估 5. 計畫名稱 : 海下支承結構防蝕 28
102-105 年離岸風力計畫徵求重點 ( 五 ) 海事工程 1. 計畫名稱 : 離岸風電海事工程船舶能量與關鍵施工技術發展 2. 計畫名稱 : 離岸式風力發電海事工程規劃設計與施工規範之研究 3. 計畫名稱 : 離岸式風力發電海事工程風險評估與管理 ( 六 ) 風場運維 1. 計畫名稱 : 離岸風電專屬工業區區址可行性 2. 計畫名稱 : 台灣離岸風力最佳專用港埠之評估 3. 計畫名稱 : 離岸風場與航運安全之折衝 4. 計畫名稱 : 離岸風場併聯電網之電力品質監控與分析 5. 計畫名稱 : 非破壞性檢測水下樁柱基礎和外觀之系統開發 29 102-105 年離岸風力計畫徵求重點 ( 七 ) 環境建構 1. 計畫名稱 : 離岸風電之政策評估與財務風險管理 2. 計畫名稱 : 離岸風電測試驗證技術研究 3. 計畫名稱 : 離岸風機設計驗證及風場預報與風能營運技術研究 4. 計畫名稱 : 我國離岸風機設計準則建議 5. 計畫名稱 : 離岸風電技術人才培訓及統合 6. 計畫名稱 : 離岸風電觀光與行銷 7. 計畫名稱 : 離岸風電關鍵技術專利趨勢分析 30
102-105 年離岸風力計畫徵求重點 ( 八 ) 風機創新應用及效能提升 1. 計畫名稱 : 風力機於低風速高性能與高風速具系統保護之開發 2. 計畫名稱 : 創新型激磁式同步發電機之風力發電系統 3. 計畫名稱 : 離岸型風力機高值化材料應用技術研發 4. 計畫名稱 : 高空氣動力性能小型垂直軸風機之設計與驗證 5. 計畫名稱 : 主被動控制小風機功率與耐久性能提升 6. 計畫名稱 : 整合雙饋式感應發電機與永磁同步發電機之新型離岸風機研究 31 102-105 年離岸風力計畫徵求重點 ( 九 ) 風機性能評估標準檢測認證 1. 計畫名稱 : 中小型風力機標準測試與驗證技術發展 2. 計畫名稱 : 風能系統工程技術發展 3. 計畫名稱 : 中小型風力機系統標準檢測驗證計畫 4. 計畫名稱 : 再生能源產業推動計畫 5. 計畫名稱 : 離岸風電測試驗證技術研究 32
土木工程技術與離岸風力科技關聯表 表關聯性強 表關聯性弱 離岸風電 土木技術 結構材料大地空間資訊管理 場址開發與財務工程 施工風險 減噪工法研擬 本土風機基礎型式開發 基礎震動反應 海床液化潛能評估 海下支承結構防蝕 海事工程規劃設計與施工規範 海事工程風險評估與管理 台灣離岸風力專用港埠評估 非破壞性檢測開發 33
土木領域技術應用於海洋能 簡報大綱 海洋能概述 海洋能種類 海洋能利用 國際海洋能發展 我國海洋能發電潛能 我國海洋能發展 我國海洋能發展困境 土木領域技術應用於海洋能 2
海洋能概述 係指以海水為載體的再生能源 不包括離岸能源 海洋生質能 海底天然氣水合物等 3 海洋能概述 海洋覆蓋地球表面積達 70% 以上 海洋為最大之太陽能天然集儲系統 海洋能為最大之再生能源資源 4
海洋能概述 海洋能絕大部分來自於太陽輻射能, 小部分來自於天體 ( 主要是月球 太陽 ) 與地球的萬有引力 海洋能主要包括潮汐能 (Tidal Energy) 海流能 (Ocean Currents) 波浪能 (Wave Energy) 海洋熱能 (Ocean Thermal Energy Conversion, 簡稱 OTEC ) 鹽差能 (Salinity Gradient Energy ) 等 5 海洋能種類 - 潮汐能 主要是因為月球引力的變化, 導致海水平面週期性地升降, 海水漲落及潮水流動所產生的能量成為潮汐能, 某些地勢特殊的海岸區, 最大潮差可達十餘公尺 6
海洋能種類 - 全球潮汐能分布圖 7 海洋能種類 - 全球主要潮汐能分布圖 8
海洋能種類 - 海流能 Ocean currents are generated by a complex interplay of the earth s rotation, solar heating, salinity, gravity and wind The circulation system follows a path where relatively fast surface currents move heat to the temperate regions where the water cools and sinks moving back to the tropics The surface currents extend down to about four hundred meters below the surface 9 海洋能種類 - Global Boundary Currents 10
海洋能種類 - 波浪能 指海洋表面波浪所具有的動能和勢能, 是一種在風的作用下產生的, 並以位能和動能的形式由短週期波儲存的機械能 波浪的能量與波高的平方 波浪的運動週期以及迎波面的寬度成正比 11 海洋能種類 - 全球波浪能分布 12
海洋能種類 - 海洋熱能 13 海洋能種類 - 海洋表面溫度 資料來源 :www.nrel.gov/otec 14
海洋能利用 海洋能 發電 波 浪 機械能 位能及動能 電能 熱能 (海洋溫差) (波浪 潮汐 海流) 潮 汐 海流 溫差 15 海洋能利用-潮汐發電 在海灣圍建堤防和水路 在漲潮時引水入儲水池 退潮時將儲水放出 漲退潮時 利用進出貯水池的海水 驅動水輪機 發電 16
海洋能利用-海流發電 海流能發電之原理和水力發電相同 係利用蓄藏於 海水內的流動力 推動水輪機以發電 軸流渦輪式 文氏海流發電 可里奧利里 1 號發電系統 (EMEC,2012) 17 海洋能利用-波浪發電 地理位置 岸邊(第一代 ) 近岸或海床錨點(第 二代 ) 離岸(第三代 ) 物體運動方式 上下垂盪(heave) 滾動(roll) 搖擺(pitch) 衝擊(surge) 向上沖刷(flush up) 及向內沖刷(flush in) 特徵 浮體 支點 桿狀物 特徵 浮體 波浪製造角度 壓縮流體 18
海洋能利用-海洋熱能發電 利用海洋表層海水熱能汽化海水或工作流體帶動渦 輪機 以深層海水冷卻 電 廠 型 式 固 定 式 陸棚型 岸邊型 錨碇型 遊牧型 浮 動 式 發 電 循 環 方 式 封 閉 式 循 環 混 合 式 循 環 開 放 式 循 環 (賴正義,2010) 19 國際海洋能發展-潮汐能 1966年法國西部沿海建造的 La Rance潮汐電廠總容量為 240MW 1968年俄羅斯於Murmansk 設立容量400kW的小型潮汐 發電廠 中國於1956年開始開發潮汐 能 近期與英國Tidal Electric 合作 於鴨綠江口建置 300MW電廠 加拿大於1984年設置20MW 的Annapolis電廠 2005年起韓國利用1994年在 西娃湖建置長達12.7公里的圍 壩 進一步建造全球最大的潮 汐發電廠 La Rance潮汐電廠 Oceanlin x Annapolis潮汐發電廠 西娃湖潮汐發電廠 20
國際海洋能發展 - 海流能 2003 年英國 MCT 公司安裝 300kW 的 SeaFlow 進行測試, 2008 年進行 1.2MW 的 Seagen 的海流發電測試計畫 2008 年 OpenHydro 公司在蘇格蘭的歐洲海洋能中心測試場, 安裝 250kW 發電機 2005 年亞洲第一座潮流發電站在浙江省建立, 發電容量為 40kw 垂直軸的發電機組則在日本來島海峽有一具 5kW 測試機, 及加拿大安裝於菲律賓的一具多渦輪機 3 萬 kw 的測試機組 MCT 海流發電機組 OpenHydro 潮流渦輪發電機 21 國際海洋能發展 - 波浪能 從事波浪發電開發的國家有英國 日本 美國 加拿大 澳洲 丹麥 挪威 蘇俄 以色列及中國等國 英國目前較成熟的有 LIMPET 及 Pelamis 兩種波浪發電設備 美國進展最快的波浪發電公司 OPT, 其產品為 PowerBuoy 澳洲 Oceanlinx 公司的產品為 Oceanlinx Wave Energy System 丹麥開發 Wave Dragon LIMPET PowerBuoy Wave Dragon Pelamis Oceanlinx 22
國際海洋能發展-海洋熱能 1979年美國在一艘海軍駁船安裝發電 試驗台 即MINI-OTEC計畫 1993至 1999在Keahole Point建立陸基型開 放式發電實驗廠 總發電量為210瓩 淨發電量40瓩 日本1981年完成100瓩的陸基型封閉 式OTEC系統 總發電量為120瓩 淨 發電量為31.5瓩 佐賀大學海洋能源 研究中心開發封閉式的上原循環 以 氨和水的混合物當作工作流體 效率 可達80-85% 2006年在IOES之實驗 室建置30kW之上原循環機組 並進行 長期運轉測試 美國MINI-OTEC計畫 Keahole Point海洋溫差發電實驗廠 1999年印度與日本合作 利用海上平 台 採封閉式朗金循環系統 裝置容 量為1MW 於2001年進入實證測試 的階段 23 我國海洋能發電潛能 天然條件 理論蘊藏量 (MW) 預估可開發 量 (MW) 波浪發電 全臺1,448公里海岸線 10,000 100 潮差發電 台灣西部沿岸 1,000 10 海洋熱能發電 台灣東部沿岸 30,000 3,000 台灣東部黑潮流域 3,000 300 海流發電 資料來源 能源計畫辦公室 2006年國家級能源科技發展計畫 24
我國海洋能發電潛能 - 潮汐發電 能源局於民國 94 年針對我國各地之潮汐能源進行潛能調查與分析, 分析結果顯示以離島潮差較高, 達 5 公尺, 本島潮差較小, 僅略高於 3 公尺, 但潮汐發電的理想潮差為 6-8 公尺以上 95 年並針對台灣本島的漁港轉型潮汐發電廠進行可行性研究, 均因漁港腹地太小, 轉型將不符合經濟價值 25 我國海洋能發電潛能 - 海流發電 依據 2003-2007 年海流模擬, 結果顯示台灣四周海流潛能較大的區域包含 : 黑潮流域 澎湖海域 臺灣北端海域 臺灣南端海域 黑潮流經臺灣週邊, 海流速度及流量大, 在蘇澳外海 花蓮外海 綠島及蘭嶼年平均流速在 1.2m/s 以上, 若以此四個場址進行評估, 初步估計具有 4GW 的可開發容量 台灣周邊海域流速資料 ( 海科中心,2010) 26
我國海洋能發電潛能 - 波浪發電 我國較具開發潛力分別為海洋熱能發電 波浪發電及海流發電 波浪發電可開發潛能較高區為東北角外海及澎湖地區, 東北部海域及離島地區約有 13kW/m 之波能, 東部及西北沿海波能約 7kW/m, 西南及南部沿海較差約只有 3kW/m 之波能, 篩選波能 10kW/m 以上,12 海浬領海外界線內水深 20-100m 區域, 計算出可開發量可達 2~4GW 台灣波浪發電可開發潛能示意 ( 工研院,2010) 27 我國海洋能發電潛能 - 海洋熱能發電 我國東部海域與南部海域之 10 公尺深表層海水與 1,000 公尺深之海水溫度差大多達 20 度以上, 具有發展溫差發電的潛能 依據台電公司於 1992 年之調查報告, 台灣東部海岸 30 公里海域內之海洋溫差年發電量可達 460TWh, 總裝置容量可達 52.5GW; 另分析東部海域五個潛力場址, 約有 3.2GW 之裝置容量 台灣周圍海域 10 公尺深表層海水和 1,000 公尺深海水之溫差分佈圖 ( 國科會,2010) 28
我國海洋能發展 - 理由 台灣地狹人稠, 陸地可空間不多 台灣四面臨海, 可用之海域面積遠大於陸域面積, 且地理位置適宜發展海洋能 海洋能開發不需陸地空間, 與人文環境衝突較少, 可綜合利用開發 29 我國海洋能發展 - 潮汐發電 能源局於民國 94 年針對我國各地之潮汐能源進行潛能調查與分析,95 年並針對台灣本島的漁港轉型潮汐發電廠進行可行性研究 我國目前並無開發使用潮汐發電之推動計畫 30
我國海洋能發展 - 海流發電 民國 88 年台灣大學完成台灣東部黑潮發電應用調查規劃研究報告 民國 94 年能源局評估我國之海流能源潛能,95 年針對澎湖水道的高流速區進行補充調查以掌握其潛能,97 年起進行海洋能源發電系統評估與測試計畫, 以建立海流模擬技術 台灣尺度洋流模式模擬成果 臺灣週遭海域海流潛能分布 31 我國海洋能發展 - 波浪發電 民國 76 年台電曾進行波浪發電系統之研究, 調查評估台灣沿岸波浪發電之潛能 波浪發電的初步可行性研究以及電廠概念設計 能源局於 94 年 -95 年針對台灣周圍海域之波浪潛能進行評估, 97 年進行波浪潛能和特性調查分析 由於國際上測試中之波浪發電機組不適用於臺灣波浪條件, 目前已藉由實驗室尺度之點吸收式 50W 波浪發電系統進行概念驗證, 完成開發國內首座瓩級波浪發電系統, 目標為建立自主化瓩級波浪發電關鍵技術 目前工研院開發之 KW 級波浪發電機組 32
我國海洋能發展 - 海洋熱能發電 民國 70 年台電開始進行發電候選廠址環境資料調查以及初步可行性研究與電廠概念設計,78 年台電研究報告指出, 以目前的技術水準, 投資興建海水溫差電廠技術風險仍高, 發電成本不具經濟效益 民國 92 年經濟部能源委員會評估台灣東部海岸或近海區域設置海洋溫差發電示範電廠關鍵技術及經濟可行性 95 年能源局建置國內第一套小型溫差發電實驗室,97 年研發 5kW 實驗機組 目前投入 50kW 有機朗肯循環 (ORC) 關鍵元件研發 工研院研發 50 瓩級 ORC 動力系統 33 我國海洋能發展困境 -1 海流發電 合適開發之場址水深均大於 100m, 且離岸距離在 20 公里以上 缺乏長期之觀測資料 大水深之海流發電機架設方法尚未確定, 造成建廠成本和經濟效益分析具不確定性 國際上之研發已漸步入商品化階段, 產業競爭力優於我國 波浪發電 颱風多, 設備易損壞, 技術門檻較高 波浪能量屬於中低級, 致使波浪發電裝置效率成為非常重要的因素 波浪發電關鍵技術由早期已投入開發的國家掌握 34
我國海洋能發展困境 -2 溫差發電 大型化電廠建置成本高, 資金不易聚集 國際上尚無商業化電廠 大管徑冷水管製作技術 鋪設 維修不易 關鍵元件研發製作能力尚未建立, 如 : 熱交換器 國內尚無大型化 OTEC 之開發經驗與能力 台灣海域有颱風威脅 溫差發電之效率有待提升 35 土木領域技術應用於海洋能 -1 開發海域規劃與相關法規 在進行海洋能開發時, 須就相關涉及之法規與事權部分進行研商與訂定, 如能源開發法令 礦權開採 海洋探勘等, 另外亦須針對開發海域將影響既有環境等問題進行釐清與協調, 以利劃分可開發之海域 海洋能海域測試場規劃設置 需規劃設置國內常設性之海洋能海域測試場, 以利進行相關海洋能發電機組之測試與試營運, 而海域測試場之規劃需多方面考量, 包含天然之氣候 地理環境及相關民生經濟的發展影響 36
土木領域技術應用於海洋能 -2 開發成本財務分析與風險評估 海洋能發電之設計及後續營運商轉, 需進行詳細之成本財務分析, 其中支出成本包含安裝建置 ( 相關設備 發電核心組件 ) 基礎設施 ( 如相關錨碇 海事工程施工成本 ) 運轉測試與調整 運轉操作及維護等, 而後續發電運轉的實際收益及扣除發電成本之淨收益, 亦須納入考量 ; 另外, 在進行發電機組之規劃與設置時, 同時得評估各階段可能之風險因子及權重, 以降低開發之成本 海域地質探測與調查分析 海洋能發電機組及相關附屬設施 ( 如海底電纜 冷水管等之鋪設 ) 在海洋中主要是透過直接或間接的方式固定於海床上, 是以海域的地形分布 海域地質之承載 錨碇握裹強度或斷層 地震活動歷史益顯格外重要, 為確實掌握海域地質之組成與狀況, 應透過相關海域地質鑽探 取樣與測量調查, 以進行評價與分析 37 土木領域技術應用於海洋能 -3 海域氣候調查與分析 海洋能開發海域之氣候狀況, 應長期進行觀測, 包含海域潮流分布 風勢 波浪浪高 沿岸流情形 潮汐落差 海流, 尤其台灣海域每年均有多次之颱風侵襲, 更應分析其移動路徑 侵襲程度, 以作為後續開發潛能評估及場址篩選之背景資料與參考 場址海域之環境影響 針對海洋能發電系統設置海域, 初步調查評估階段須規劃生態環境調查, 儘可能避免開發生態敏感之區域 ; 施工建置階段須進行完整長期監測, 設置發電機組或附屬設施時, 其對於生態環境的衝擊及影響 ( 生態棲地破壞或機具引致低頻噪音等 ), 並應有相應之防護措施 ; 營運階段需持續進行環境影響監測, 並比對開發前之監測監測數據, 以掌握開發對海域環境之影響程度 ( 如工作流體有無外洩及發電設施對海域生態的破壞或干擾 ) 38
土木領域技術應用於海洋能 -4 海洋能發電海域潛能評估及開發場址篩選 針對台灣周圍海域進行海洋能發電潛能評估, 主要透過海洋資料之長時間觀察監測與進行數值模擬, 建立海洋資料庫與模擬評估系統, 以衡量相關海洋能量的可開發性, 並作為開發場址的篩選依據 系統測試及營運維護 海洋能發電機組及系統需安排定期或不定期維護及檢查, 包含發電核心機組 附屬設施及管道的運作及穩固確保等 39 土木領域技術應用於海洋能 -5 海事工程規劃與設計 海洋能發電設施設置於岸上 近岸或離岸, 易受潮汐暴漲 颱風波浪侵襲, 故需有適當海事工程予以防護如防坡堤或護岸 ; 而如發電系統設置於離岸 海底, 則需透過深水海上施工技術以錨碇結構系統將相關發電渦流機組或附屬設施如電纜 管道等直接錨固或繫留錨碇於海床上, 以抵擋強大的海流沖擊不致造成設施沖毀並維持正常發電效能 另外, 部分海洋能發電附屬設施, 如冷水管除因須配合發電機組及當地海底地形變化進行架設, 而要進行特殊鋪設或固定處理以保持穩定性外, 在長期承受海洋生物 自然營力的作用及影響下, 尚需考量分析管材使用之耐久性, 包含管材的材質 尺寸 材料之結構特性等 40
土木領域技術應用於海洋能關聯性 表關聯性強 表關聯性弱 海洋能發電 土木技術 結構 材料 大地 海洋能海域測試場規劃設置 空間 資訊 管理 開發海域規劃與相關法規 開發成本財務分析與風險評估 海域地質探測與調查分析 場址海域之環境影響 海域氣候調查與分析 海洋能發電海域潛能評估及 開發場址篩選 海事工程規劃與設計 系統測試及營運維護 41 土木領域技術 與節能減碳科技發展之關聯性 Thanks 敬請指正