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風力發電大辭典

【風機的支撐者】台灣水下基礎建設的關鍵挑戰與創新

目前台灣所使用的離岸風電技術都採用固定式基座,也就是每座風機都透過打樁方式將水下基礎固定在海床上,這種方式不僅受制於水深,也會受限於海床地形,若地質調查稍有誤差,便會發生滑樁的施工意外。
所以人們不禁產生疑問:「是否存在一種無需打樁的風機結構呢?」。

「浮動式風電」技術有助於減少對打樁的需求,同時適用於深水區域。
國際上正掀起一股「浮動式風機」的風潮,從這些國際經驗中我們可以看到,浮動式風機與傳統固定式風機的最大差異在於水下基礎的安裝方式。固定式風機需要將水下基礎直接固定在海床上,而浮動式風機的浮動載台則不直接接觸海床,類似於一艘漂浮在海面上的大船,再透過纜線將風機水面上結構固定在海床上,限制其漂浮範圍。

浮動式風機適用的水域範圍也相當廣泛,相較於固定式基座因水深限制只能在平均50公尺深度以下進行安裝,浮動式風機則不受此限制,可以在平均50公尺到200公尺深度的海域進行安裝,因此大大擴展了離岸風電的開發範圍,儘管水下固定風機的方式存在差異,但浮動式風機的上部風力發電機型式與傳統固定式風機相似。

目前階段,浮式風機還需要克服技術和後勤方面的挑戰,才能實現更深海域的開發,這需要創新的技術突破,才有機會實現更深層次的海洋能源開發。安聯環球企業與特殊保險部(AGCS)的工程全球實踐小組負責人阿圖格(Stefan Atug)指出,浮式風機相較於固定式機型擁有可移動性的優勢,所以各個部件都被設計成可移動的形式,然而這種移動性可能會導致部件的磨損,特別是像繫纜、電纜等部件,容易受到金屬疲勞、腐蝕、衝擊力和惡劣海況的影響,增加了故障的風險,這些都是浮式風機需要解決的技術性問題;若未來發展技術成熟,浮式風機在海上將擁有更大的工程彈性,並且也省下製造固定式水下基礎的昂貴成本。

海事學者指出,台灣在相關領域缺乏足夠的實踐經驗和必要的設備
台灣大學工程科學及海洋工程學系教授馬開東強調,眾多浮動平台技術中,「半潛式」技術是目前最成熟的,而且無庸置疑地,這種技術最適合在台灣設置浮動式風機。然而,馬開東教授指出,台灣雖然在造船工業方面具有強大實力,獨立打造浮動平台不是大問題,但國內卻缺乏與繫泊及錨定相關的海洋工程產業,可以說是一個「零經驗」的領域。以國際上常用的浮動平台海洋工程來說,大多使用「拖曳錨」(drag anchor);此外,擁有錨只是第一步,海床的地質結構會影響錨的適用性,如果海床地質過於堅硬,可能仍需使用打樁的方式來進行錨定,這將是一個新的技術挑戰。

資料參考:科技大觀園、環境資訊中心
圖片來源:Ole.stobbe.offshore

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