「浮動式風電」減少打樁、適應深水區域
從國際經驗可以發現，一波「浮動式風電」潮流正在興起。浮動式風機與固定式風機最大的差異，在於水下基座的安裝方式。固定式基座的水下基礎是直接固定在海床，而浮動式的水下基礎平台，並沒有直接與海床接觸，而是像一艘漂浮在海上的大船，再運用業界已相當純熟的技術，以類似「拋錨」的原理，將巨大、沉重的海錨投放於海床，再透過纜線連結水下基礎平台，限制其漂浮的範圍；在部分案例中，也有業者以小型的樁，直接將纜線固定於海床。
浮動式風機適用的水域也有很大的不同，由於固定式基座必須配合水深高度，平均最多只能到50公尺深，但浮動式少了這樣的限制，可以裝設在平均50公尺到200公尺的海域，大幅提升了離岸風電的開發範圍。
雖然水下基礎天差地遠，但上半部採用的風力發電機型式兩者大同小異，普遍而言，浮動式平台不須考量基樁的承受度，較適合安裝大型風機。
風機的發展演變，隨水深而有不同型態。圖片來源：National Renewable Energy Laboratory（CC BY-SA 4.0）
國際上常見的浮動式平台種類：
半潛式（Semi-Submersible）：半潛式平台是由三或四個浮筒組成一個半沉潛的平台，安裝較方便，目前最廣為應用。
張力腿式（Tension-Leg,TLP）：張力腿結構類似半潛式，但其繫泊系統會將連接海床的鋼纜拉緊，使平台更為牢固，但鋼纜受損斷裂的風險較大。
浮筒式（SPAR）：浮筒式是一個直立式柱狀浮筒，浮筒底部配重較重使其穩定，安裝起來較複雜。
駁船式（Barge）：駁船式是一個大型的環狀浮動平台，透過環形浮筒結構分散浮力。
離岸風電的下一個世代？ 浮式風機仍有技術挑戰
事實上，台灣海峽大部分的風力資源蘊藏在深度50公尺以下的水域，若在這種大水深範圍採用固定式風機，每座水下基礎動輒50米高，成本與建設難度相當可觀，也讓浮動式離岸風電成為替代方案首選。
全球第一座浮動式離岸風電風場，是蘇格蘭彼得黑德外海，於2017年10月開始運轉的「Hywind Scotland」，裝置容量30MW，使用5部6MW風力發電機，浮動平台採用SPAR浮筒式，風場水深約為95~120公尺。
目前全球規模最大的浮式風場，則為去（2021）年9月甫完工的「Kincardine」，位於蘇格蘭亞伯丁沿岸，由西班牙風電開發商「Cobra Group」開發，裝置容量約50MW，每年可產生218GWh（百萬瓩小時）的電力，足以為5.5萬多戶蘇格蘭家庭供電。風場採「半潛式」浮動平台，風場水深約60~80公尺。
海上浮動式平台並非近年才研發出的新技術，這類浮體式結構在過去數十年內，大規模應用在海上鑽油平台、天然氣井等海事工程——但加上風力發電的商業運轉考量，就是另一回事了。
浮式風機成本現階段仍較固定式風機昂貴，還有技術和後勤的挑戰待克服，仍需創新的技術突破，才有機會再往深海發展。
安聯環球企業與特殊保險部（AGCS）工程全球實踐小組負責人阿圖格（Stefan Atug）就分析，浮式風機的部件都設計為可移動式，而移動產生的磨損將限縮他們的壽命，尤其是繫纜、電纜等部件，可能受金屬疲勞、腐蝕、衝力和惡劣海象影響，特別容易故障。
海事學者：台灣缺乏經驗與設備 籲推動示範案「練兵」
台灣大學工程科學及海洋工程學系教授馬開東指出，目前常見的浮動平台之中，以「半潛式」技術最為成熟，無疑是最適合台灣設置的浮動式平台。
然而，馬開東指出，台灣儘管造船工業很強，自主打造浮台沒有太大問題，但國內欠缺繫泊與錨定相關的海洋工程產業，可說是「零經驗」。舉例來說，國際間浮動平台的海事工程多使用「拖曳錨」（drag anchor），台灣可能就造不出來。此外，也不是買了錨就一勞永逸，海床地質結構會影響適用的錨，若砂質太厚，可能還是要採用打樁的錨定工法，也將是一個新的考驗。
除了缺少工程經驗，硬體設備也有不足之處。馬開東舉例，浮式風場對港口基礎建設要求很高，需要動力強大的工程吊車，重件碼頭的地基也需要特別加強，但我國目前作為離岸風機施工組裝碼頭母港的台中港，還不具備這樣的能力。
浮式風場對港口基礎建設要求很高。圖為88MW的「Hywind Tampen」，是世界上第一個專替浮動式油氣平台供電的浮動式風場。攝影：Jan Arne Wold。圖片來源：Equinor
台灣海峽承受著東北季風與颱風的強大風浪，馬開東倒是不太擔心，他強調，國際上的經驗相當充沛，在海事浮動平台的繫泊與錨定工程上，已成功克服無數惡劣天氣的海域，不至於造成威脅。
能源局不排除躉購方式鼓勵 民間憂缺乏基礎環境調查
面對浮動式風機未來展望，經濟部能源局表示，眼下第三階段開發即將展開，對於開發深水區域的風能，很多業者都表示興趣，也有部分業者不排除使用浮動式風電。能源局將進一步詢問業者的意願與想法，若沒有業者要做，能源局才會評估是否推出示範案。
至於浮動式風電在國際上的運作案例相對較少，業界對於成本、技術的掌握仍在摸索，是否免用競價方式，而是獨立採合理的費率進行躉購，能源局回應，會找出合適的方式協助業者，躉購或示範補助都會納入考慮。
與固定式風電相同，浮動式風電也須經歷環評審查的考驗。儘管可以在施工過程中減少打樁的干擾，無疑是一大優勢，然而，這不代表浮動式風電就是100%完美。
長期關注離岸風電對海洋生態影響的蠻野心足生態協會指出，打樁噪音確實是離岸風電對鯨豚類最大的威脅之一，但風機除了打樁，還有其他層面的環境干擾，如與鳥類遷徙路徑重疊等問題。無奈台灣還沒有任何浮動式風機、深水風電的案例可以參考，加上長期缺乏對周邊海域的基礎環境生態、漁業調查，難以透過數據資料分析潛在影響。
蠻野心足生態協會專員施仲平提醒，不只是浮式風機，未來台灣的自然環境可能面臨各種全新樣態的開發活動，屆時，環境影響評估程序將更顯重要。他呼籲重新檢視現行環評制度，搭配生態調查，建立完善的預警機制，才能為環境把關。
※本文授權自環境資訊中心，原文見此。
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