全球海洋能发电发展现况与展望

全球海洋能发电发展现况与展望

一、前言

在福岛核电厂事故之后，各国纷纷检讨核电政策。日前德国宣布将于2022年关闭所有核电厂，以其它电力来源替代，未来再生能源发电势必扮演更重要的角色。

在各种再生能源技术当中，海洋能是发展较为迟缓的技术之一，目前各国对于海洋能的利用，仍处于相当初始的阶段。不过地球有百分之七十一的面积是海洋，海洋能蕴藏量亦相当丰沛，在技术发展日益成熟的情况下，未来海洋能发电可望逐步成为人类重要的能源来源。本篇将介绍海洋能的技术种类、目前的发展现况、以及未来的展望。

二、海洋能技术发展现况

海洋能的利用以发电为主，技术种类繁多，现阶段发展较多的四种技术，分别为：(1)利用海洋中的洋流推动水轮机发电之海流发电(Marine Current Power)；(2)利用每天潮流涨落的位能差产生电力之潮汐发电(Tidal Power)；(3)利用波浪运动的位能差、往复力或浮力产生动力之波浪发电(Wave Power)；(4)利用深层海水与表层海水之温差汽化工作流体带动涡轮机发电之海洋温差发电(Ocean Thermal Energy Conversion；OTEC)。以下分别介绍各种发电技术。

(1) 海流发电

海流发电系利用海洋中海流的流动动力推动水轮机发电，一般乃于海流流经处设置截流涵洞之沉箱，并于其内设置水轮发电机，并可视发电需要增加多个机组，来进行发电；惟于机组间需预留适当之间隔，以避免紊流互相干扰。目前国外已经有小规模试运转的案例，然而要达到大规模商用化仍需要一段日。

(2) 潮汐发电

潮汐发电便是利用海潮满潮、退潮所形成的水位落差，来从事发电，在海湾围建堤防和水路，在涨潮时引水入储水池，退潮时将储水放出，每日可发电四次，但当潮汐满潮与退潮高度相差较小，则发电效益较低。理想具经济效益的潮差至少需要5公尺。潮汐发电为商用化进展较快的技术，目前已有商用化运转的发电站。

(3) 波浪发电

波浪发电是将海浪动能转换成电能，其运转型式完全依据波浪之上下振动特性而设计，利用稳定运动机制撷取波浪动能，然后再加以利用来发电。现阶段较常见的设计为在海边建造中空的结构，利用波浪起伏的落差，推动结构体内的空气，形成强大的气流来推动涡轮发电，目前欧盟正积极发展可商转的系统，能源转换效率可达10%以上，但目前波浪发电设备尚十分分歧，采用的技术也有一些差异。

(4) 温差发电

海洋温差发电之原理与火力、核能发电原理相类似，首先利用表层海水蒸发低蒸发温度之流体，如氨、丙烷或氟利昂，使其汽化推动涡轮发电机发电，然后利用深层冷海水冷却工作流体成液态，再予反复使用。当表层与底层海水温差超过20℃以上，即可产生电力。因受限于大口径冷水管技术，此发电方法难以大型化，转换效率仍有待于提升，目前转换效率约3~5%。

三、市场发展现况

目前海洋能技术上在萌芽期，目前产业链尚未成形，厂商的活动主要以技术开发为主。在市场展望方面，预计未来十年海洋能两个最大的市场为英国与葡萄牙，其次为爱尔兰、南韩、美国。欧洲海洋能协会(European Ocean Energy Association)的发展蓝图订出2020年累计装置量3.6GW，2050年为188GW。各种海洋能技术的现况与展望于表1所示。

表1海洋能技术市场发展现况与展望

资料来源：工研院IEK(2011/06)

四、未来产望

各项海洋能技术除了技术难度高之外，现阶段成本仍居高不下。海洋能发电所使用之涡轮发电机，与目前现行之火力、水力、核能发电使用之发电机组，在结构上不会有太大差异，然而其面对的环境更为严苛，考虑因素包括海水侵蚀、海洋生物附着、台风侵害等，因此发电设备必须要有特别的设计。海洋能另外一个重大的挑战为对于海洋的生态将会产生冲击，例如海流发电可能会对于洄游鱼类产生影响，波浪、潮汐、温差发电可能会影响沿岸生态环境，因此对于环境冲击的评估将是可行性评估中相当重要的一环。

综合而言，海洋能未来开发潜力相当巨大，预估至2020年以后技术逐渐成熟后可望成为人类重要能源来源之一，然而现阶段离商用化尚有一段距离，五至十年内仍以技术开发与小规模示范应用为主。