【離岸風電知識+】「風機」和「水下基礎」是什麼? | | 離岸風電時代的生態備忘錄

【離岸風電知識+】「風機」和「水下基礎」是什麼?

2019年11月18日
文:鄭雅云、陳文姿(環境資訊中心記者)

「風機」是什麼?

彰濱沿海常見陸域風機運轉,而隨著台灣第一座商轉的離岸風場在10月完工,現在站在苗栗龍鳳港就可以遠眺到海上風機。 

一支風機有多大?苗栗海洋風場採用的是4 MW、6 MW兩種規格。目前最大的風機則是美國奇異公司GE推出的12MW風機「Haliade-X」,高達260公尺,幾乎和48層樓高的台北南山廣場一樣高。預計2025年13至15 MW的風機技術就會出現,高度將超過300公尺。

回想1991年世界上第一座離岸風電場Vindeby建造時,當時一支風機的容量只有450 KW,整座風場11支風機的總容量是4.95 MW,還比不上現今一支10 MW風機的一半,可見風機進展速度驚人。 

風機發展歷程圖(圖片來源:various; bloomberg new energy finance)
風機發展歷程圖。圖片轉載來源:Bloomberg New Energy Finance

雖然風機是靠風力發電,但風速太快,也可能損毀風機。因此,當風速過大時,風機會以人工或自動的方式設定停止運轉,並調整葉片的角度方向。 

台灣夏季常受颱風侵襲,因此業者必須使用更高等級的風機。風機根據可承受風速分級,台灣目前使用都是國際標準的最高規格(Class IA)。 

「水下基礎」是什麼?

陸域風機在開發上面臨土地取得不易,景觀、噪音等疑慮,轉往海上發展已成趨勢。離岸風電的優勢是風力強、風力穩定,台灣海峽更以擁有世界級的優良風場著稱。但要禁得起颱風、地震的考驗,堅固的水下基礎(foundation)是關鍵。

歐洲海床地質較堅固,大多採用單樁式水下基礎,只用一支基樁就能撐起風機。台灣海域的地質成分多元,相對較鬆軟,加上颱風、地震因素,大都採用三到四支基樁的套筒式(又稱管架式,Jacket)水下基礎。 

管架式水下基礎要先把基樁打入海床,再透過管架連接風機。大彰化外海風場的開發商評估,基樁與管架的長度相加至少要165公尺,已經是超過50層樓高的高度了。 

浮動式離岸風機適用海床較深的地區,成為未來趨勢。圖片提供:innogy SE
浮動式離岸風機示意圖。圖片提供:innogy SE。

現在風電商已經開始轉往海洋更深處發展。但是,想在深海打基樁不僅難度高,成本也很高,有些風場已經開始採用「浮動式」風機。

浮動式風機並不是完全漂浮在海面上,風機必須固定在浮動平台上,平台再透過纜線定錨在海床上。雖然可以適應深海環境、省去打樁過程、減少噪音與生態的干擾,但在較淺海處的建置成本仍無法跟固定式競爭。

參考資料