海洋能及潮汐发电

垂直軸式渦輪機（續）
義大利Ponte di Archimede 公司的Kobold 潮流發電機組
美國GCK Technology 公司的 潮流發電機組
南非Water Wall Turbine公司的潮流 發電機組
振盪水翼式渦輪機

這類機型由水翼、振盪懸 臂和液壓發電裝置組成， 水翼受其兩側的潮流推動， 進而帶動連桿裝置或是推 動汽缸，將往復運動變成 旋轉運動以帶動發電機。 相對於水平軸式和垂直軸 式潮流發電機而言，此機 型可以適用在相對較淺的 海域，因此預期的應用範 圍更廣。
潮汐發電主要形式（續）

2.潮流式系統(tidal stream)：利用潮汐引發海水 流動的動能，推動渦輪發電機，基本原理與風推 動風車發電方式類似。相較於堰壩式系統而言， 因其建造成本比較低廉，而且對生態環境的影響 比較小，因此成為目前國際上利用潮汐發電的主 流趨勢。
潮流發電技術


隨著近代渦輪技術的進步，有助於潮流發電系統 大量安裝在海中，支持電力的供應。潮流式發電 機可以安裝在水流匯集，速度高的區域，幾乎所 有河川流入海灣或是匯流水流集中的區域，皆可 充分利用發電。 一般而言，潮流發電機組，可分為渦輪機和發電 機兩大部分，渦輪機主要功能是將潮流的動能轉 成機械能；而發電機則是將機械能轉化為電能。
英國Marine Current Turbines公司的 SeaGen潮流發電機組
水平軸式渦輪機（續）
英國Aquamarine Power公司的Evopod潮流發電機組
水平軸式渦輪機（續）
水平軸式渦輪機（續）
垂直軸式渦輪機

垂直軸式渦輪機，係因水 流行進的方向與旋轉軸是 呈垂直的，此型發電機組 的特點為不論任何方向的 海流來都可以旋轉扇葉發 電，如同風力發電一樣， 若海流力量不夠強，則扇 葉將不會轉動。研發中的 垂直軸式海流發電機有阻 力和推力兩種渦輪。
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Source: GCK Technology, Inc.
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海洋生物附著種類

微粒污垢（microfouling）或是有機的生物膜（biofilm organism），如細菌及矽藻，此類的微生物無所不在，只 要鋼材表面暴露在水中就會附著。 巨觀生物（macrofouling），如藤壺或是海藻類

矽藻
藤壺
藻類
海洋生物附著結構之影響



使船體表面粗糙，油耗增加及航速明顯降低。 當海平面下進水口艙門或冷卻管路系統中有嚴重的海洋生 物附著時，則會引起冷卻水堵塞，使得鍋爐或引擎冷卻率 下降，甚至造成機械故障。 需要更多成本及時間進行船艦保養，且在清洗的過程中會 產生大量的有毒物質排入海洋，造成生態環境的污染。 因為微生物的附著產生分泌物及代謝作用，增加船艦鋼板 保護塗層表面的惡化，使得船體表面更容易受到腐蝕及變 色，加速了船艦水下部分的腐蝕的程度。


使用於塗料中添加奈米的二氧化鈦(TiO2) 。
Features of the Helical Turbine
14000 13000 12000 11000 10000 9000 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0
Installation Cost: dollars/kw
5mm
2mm
5mm
3mm
21
藻類附著(1.0 year)
3mm
5mm
5mm
5mm
22
海洋微生物附著及腐蝕案例
冷卻水系統之細菌微生物腐蝕案例
304 L不銹鋼做為壓浮儎櫃隔板肋材之微生物腐蝕案例
抑制海洋(微)生物的附著方法

使用自拋光型三丁基錫共聚物塗料(Tributyltin selfpolishing copolymer coatings)作為防污劑。 使用含氟或含矽聚合物的防污防蝕塗料。
海洋能及潮汐發電
海洋能源技術

海洋能源開發在技術上可分為：



波浪(Wave)發電， 潮流(Tidal In-Stream; Marine Current Energy)發電、 潮汐(Tidal Barrage)發電、 溫差(Ocean Thermal)及 鹽差發電等先進技術等
潮汐發電
微生物腐蝕示意圖
硫酸還原菌
厭氧菌 與腐蝕相關的細菌有硫酸還原菌，甲烷菌，產氫菌，產酸菌，與鐵還原菌。生物膜在 金屬表面增厚，且由於表層細菌代謝作用將氧消耗掉，因此造成底層的無氧狀態而促 使金屬表面形成厭氧的生物膜。若細菌分泌多醣類物質與金屬離子結合（B3）或產生 酸性代謝物質（C3），均會在金屬表面造成電位的差異而產生陽極區與陰極區。陽極 區會因微生物的活動而逐漸遭受侵蝕產生凹穴，最後可以在六個月之內造成1.5公分鋼 板的穿孔。
[J. W. Costerton and H. M. Lappin-Scott, " Behavior of bacteria in biofilms", ASM News, 55：650～654.]
巨觀檢視
SS400 88A
0.5 year
20mm
20mm
1.0 year
20mm
20mm 20
藤壺近拍
英國The Engineering Business 公司 的振盪水翼式潮流發電機組
振盪水翼式渦輪機（續）
澳大利亞BioPower公司的振盪水翼式 潮流發電機組
美國Kinetic Energy System公司的振 盪水翼式潮流發電機組
海洋環境結構材料
Hale Waihona Puke Baidu
機械強度 耐蝕性質 海生物影響 耐蝕塗料

台灣四周環海，包含離島地區海岸線長達1,700餘 公里，所管轄的領海面積約17萬平方公里，為領 土面積36,000平方公里的4.72倍，海域中擁有相 當豐富的海洋資源與蘊藏著龐大可觀的海洋能源。 海洋水體因受地球、日、月三者星體規則運行之 引力影響產生海洋水面水位漲退之潮汐現象，潮 流則為海面上潮汐漲退所引起水體的流動，具有 週期性與穩定性。依潮汐水位變化之週期性，一 般可區分成半日潮、全日潮與混合潮三種潮型。
潮汐發電主要形式

1.堰壩式系統(tidal barrage)：利用海水潮汐高低 差的位能。這種系統需要建造堰壩等相應土木工 程，所以成本較高，而且還有對環境與生態的影 響及衝擊大，因此在國際上已較少利用。如1967 年啟用至今的法國La Rance tidal power plant(目 前世界上發電量最大的潮汐發電站)以及即將完工 的南韓Lake Sihwa tidal power plant (Bae et al. 2010)均屬堰壩式潮汐發電案例。
潮流發電機組分類

可依渦輪機的型式來進行分類 主要有水平軸式(horizontal axis turbine) 、垂直 軸式(vertical axis turbine)以及振盪水翼式 (Oscillating hydrofoil)等三大類。
水平軸式渦輪機

此種渦輪機是目前國際上 最常用的型式，其外型與 常見的風力發電設備類似， 水流方向與渦輪機的旋轉 軸平行，利用潮流推動渦 輪機旋轉進行發電。