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湛翔智/負壓沉箱基礎真的是打樁噪音的救星嗎?

2022年06月28日
文:湛翔智(知洋科技股份有限公司總經理)

我國推動離岸風電政策計畫中,在2012年之際,設定2025年可達成3GW的裝置容量目標。孰料到了2016年後,民間企業供應市場熱絡,讓2025年的併網容量擴增到5.5GW。

當每年有三到四座風場在施工,包含打樁、鋪纜、風機安裝、拋石等,皆會產生水下噪音,這些影響範圍有多大?已經不是環評個案可以交代,主要原因是開發併網的許可期程,由目的事業主管機關審查後核可,而相關工程施作可能在併網當年往前推2-3年;若工程有所延宕,則可能多達好幾年。

環評個案缺乏基本資訊? 區塊開發海洋環境累積影響更難測

以打樁累積環境影響問題為例,從媒體報導及產業資訊得知,2022年將有六座離岸風場進行打樁作業,分別是在苗栗的海能風場、雲林風場、大彰化西南及東南風場、彰芳及西島風場。由於大多數風場開發單位在環評審查中已經承諾,同一家開發單位不會同時打樁,因此,預期在2022年最多會有四處同時打樁。

但若雲林風場和海能風場在2021年前如期完工,則2022年僅有2處風場會打樁施工,也許水下噪音對海洋生態造成的累積影響增幅沒那麼大。因此,第三階段區塊開發對海洋環境累積影響問題,在目前的環評階段將更難預測。

這樣的情況應該是當年環評審查過程所無法預估到的,更沒有做過同時有多處打樁,產生水下噪音影響的加乘範圍有多少?因為一直以來,審查過程比較在意的是超標閾值,而不是真正做好累積影響問題評估。

台灣離岸風場開發及申請環評的場址,海床沉積物分布變化對工程設計及水下噪音傳遞問題都有影響,圖片來源:知洋科技公司
台灣離岸風場開發及申請環評的場址,海床沉積物分布變化對工程設計及水下噪音傳遞問題都有影響,圖片來源:知洋科技公司

目前看到台灣的離岸風場環評個案內容,對照歐美國家的水準,欠缺相當多的評估資訊。在環評書件的「預測開發行為可能引起之環境影響」章節中,常常看到水下噪音問題跟鯨豚影響問題的描述是脫鉤的,撰寫評估者幾乎是不同單位(人),更看不到把鯨豚的聽力閾加權及聽力受損閾值,納入到水下噪音預測模擬當中。這樣的問題究竟是技藝水準不夠或是該為而不為,從環評審查過程中也難以得知。

在預測模擬時,每一次打樁撞擊不會超過160分貝,這是目前環評常見的論述。但是,當一座基礎打樁的撞擊有3,000次之後,對鯨豚產生的累積壓力就不同了。

根據歐美風場的打樁脈衝波噪音評估要求,中型鯨豚的「暫時性聽力受損閾值」(Temporary Threshold Shifts, TTS)為水下噪音聲曝值170分貝,小型鯨豚則為140分貝,因此必須有明確認知,即使環評以打樁距離750公尺以外不得超過160分貝為限制,仍可能對小型鯨豚產生傷害,這必須在水下噪音預測模擬中檢驗,然而環評卻沒有要求。

負壓沉箱基礎,真的是打樁噪音的救星嗎?

負壓沉箱基礎(Suction Pile)早在2000年左右就開始使用在離岸油氣平台,安裝基本原理是將樁管的一端封閉,只留下一處小開口,使用泵及管路將樁管內的泥沙抽出,讓基礎可以沉降埋入海床下。然而,原理看似簡單卻充滿挑戰,最關鍵的原因還是在海床地質條件。一般說法是泥砂底質適合,但是海床沉積物是常年累積,如果只看表層分類容易造成誤判。最保守的作法還是必須鑽取岩心後,以土壤力學分析方法,取得參數條件後再詳實評估。

離岸風場開發在環評階段中,因為還沒有進入到前端工程設計階段(Front-end Engineering Design, FEED),也就是尚未取得完整的工程數據,難以評估個案風場適不適合使用負壓沉箱基礎;簡單來說,這不像單樁或套管樁的選擇,至少有足夠的風場條件參考依據,例如水深、海床震測數據、風機重量等參考資料,亦可從國內外風場相似條件中,初步提出水下基礎方案,作為環評條件依據。

在海上準備安裝負壓沉箱基礎,圖片來源:知洋科技公司
在海上準備安裝負壓沉箱基礎,圖片來源:知洋科技公司

歐洲風場有少許風機是採用負壓沉箱基礎,英國的亞伯丁(Aberdeen)風場是目前唯一全數11座風機都採用負壓沉箱基礎。風場離岸約2-4公里,水深在19-32公尺之間,每部風機的裝置容量為8.4 MW,合計92.4 MW。亞伯丁風場的海床地質條件為粉砂到中密度砂組成,覆蓋冰川粘土上,因此容易從樁管中抽出完成安裝。而風場地質還有一項特殊條件,而不得不採用特殊工法,那就是岩盤在海床下20-25公尺,因此打樁深度不足而難以支撐大型風機。

整體而言,在台灣離岸風場要大量使用負壓沉箱基礎仍有許多挑戰,缺乏海床地質條件資料、海床岩心數據、沙波運動推測、極端海氣象衝擊等資訊,是在工程評估上無法快速達標關鍵。此外,負壓沉箱基礎的設計與安裝方法有技術獨佔性,相當多的專利掌握在國外企業,美國專利查詢就超過13萬件,後進者有一定的技術門檻。而台灣亦期待浮式風機開發,負壓沉箱基礎也是考量的錨固方法之一。

在沒有足夠的風險評估下,如果過高期待對於開發時程壓力將大增,同時對於台灣廠商投入,也是另一項障礙。若再加上颱風、地震、沙波移動等天災因素納入風險評估,恐非簡單的數值模式或是實驗室縮小模型試驗可以輕易解答。因此,在環評階段不宜樂觀接受負壓沉箱基礎是減少打樁噪音的救星,更不該只見開發單位提出優先採用負壓沉箱基礎,即可輕易過關。現今仍應務實看待接下來連續超過10年,每年都會有離岸風場施工打樁的累積性影響問題。

再次呼籲相關主管機關,應務實地評估海洋環境保護、海上施工量能、在地永續經營、產業關聯要求等因素。在個案環評通過後,宜採取總量控管方式及適當退場機制,妥善管理離岸風場施工、營運等進度,而非交給開發單位自行評估與規劃,一再錯估局勢。