【#Energy】免打樁、更穩固且具備發電高效率,各國著手投入研發展望的浮體式離岸風力發電機為何有望成為風電市場新趨勢?

TEXT /  Hex Zou; PHOTO /  翻攝Kincardine、The Hywind、Hywind Scotland、Ideol、GICON®SOF、SeaTwirl、WindFloat3官網;

風力發電為目前可再生能源市場蓬勃發展的項目之一,從傳統離岸發電機到無扇葉渦輪機體,結構技術不斷演進;而浮體式離岸風力發電是指安裝在浮動結構上的離岸風力發電系統,特點為可於較深海域裝置機台,自2007年以來世界各地已有許多企業陸續投入開發原型產品設計並進行運轉測試。


 

諸如挪威、英國、日本、法國、德國等國目前均有投入浮體式風機研究和建造,而蘇格蘭的「Kincardine」為目前全球規模最大的浮式風場,水深達60m至80m,裝置容量約50兆瓦,足以為50,5005家庭供電。

 

Kincardine

 

全球第一座、也是唯進入商業運轉的項目為挪威Equinor公司自2017年10月開始運轉的Hywind Scotland。浮動式離岸風電技術已逐漸成為時下國際極發展的再生能項目,相比一般離岸封場,此技術有著更為可持續、拓展性的優點。

 

The Hywind / 全球第一架全尺寸的浮體式離岸風力發電原型機,於2009年9月裝置在卡姆島,距離海岸10公里,安裝地點水深220公尺,浮動結構採用柱狀浮筒(Spar-buoy)設計;2009年安裝至今仍持續運轉,估計每年發電量約900萬度

 

Hywind Scotland / 於2017年10月開始運轉,電廠距離海岸約30公里,水深95~129公尺

 

♦傳統離岸風電機缺點

 

占地大、聲音嘈雜,尺寸過於龐大若不甚倒塌極有可能釀成巨大災害、發電成本高昂、運轉的扇葉會捲入鳥禽、干擾雷達系統

 

 

♦浮動式離岸風電優點

 

•離岸風力發電機的設置需要用鋼鐵或混泥土於水下打下基礎,並在海床打樁加以固定,但進行水下作業時往往會受限於水深,工程不易;浮動式離岸風電裝置可在水深超過50公尺的風場建置風機而無須在海床打樁,再利用浮動載台乘載機體使用拋錨的原理將系統投放於海床,再用纜線固定載台漂浮範圍

 

•超過50公尺水深且具備足夠風能之區域佔全球80%,而廣袤的海洋比例使獨已進行大規模裝設與開發

 

•現今已發展出搭配其他設施產生電能,如電轉氣,能夠直接引用於化學產業、或加以儲存進行二次利用

 

•重量、體積更為輕巧,組裝成本低

 

Ideol / 屬於半潛式平台(Semi-submersible Platform),採用環形浮體結構

 

GICON®SOF / 是由數家德國廠商與研究機構共同開發,採用張力腿平台(TLP)技術,可部屬水深為45到350公尺

 

浮體式離岸風電的浮體結構基座主要可分成柱狀浮筒(Spar-buoy)、半潛式平台(Semi-submersible Platform)、張力腿平台(Tension Leg Platform;TLP)3種技術類型,並在國際市場上以年增長率50%的速度成長,有望能成長為風電的未來趨勢。

 

SeaTwirl / 位於瑞典哥特堡,技術採柱狀浮筒(Spar-buoy),搭配垂直軸風力發電機

 

WindFloat3 / 2011年在葡萄牙裝置測試平台,採用半潛式平台(Semi-submersible Platform)技術,由三個浮筒連接組成浮體平台,風力發電機安裝在其中一個浮筒上面


 

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