海面上的超大型離岸風機，是抵禦氣候變遷和提高能源自主 ...

這部分仍須仰賴政府或海事工程業者投入資金才得以符合需求。

甚至是未來在引進大型風機時，還需要考慮動輒五十公尺以上風機葉片的陸路運輸方式。

0 0 0 文字 分享 友善列印 繁| 简 0 0 0 Promo 專欄 環境生態 科技能源 能源動力 海面上的超大型離岸風機，是抵禦氣候變遷和提高能源自主的瑪利亞之牆嗎？ 鳥苷三磷酸(PanSciPromo) ・2015/12/13 ・6267字 ・閱讀時間約13分鐘 ・SR值586 ・九年級 ＋追蹤 相關標籤： SDGs目標7｜永續能源(32) 離岸風機(5) 風力發電(21) 熱門標籤： 量子力學(46) CT值(8) 後遺症(3) 快篩(7) 時間(37) 宇宙(81) 本文由第二期能源國家型科技計畫（NEP-II）能源政策之橋接及溝通小組贊助，泛科學策劃執行。

文／廖英凱（泛科學專欄作者） source：AndreasKlinkeJohannsen 從千年前的風車磨坊，到今日海邊偶爾可見的風力發電機。

使用風力是個歷史悠久且成熟的能量來源。

而因應氣候變遷的減碳需求，風力發電在發電過程中不排碳；建置完成後，又能自給自足不需仰賴進口，能降低國家對外的能源依賴程度。

在未來幾年內，風力發電必然是個需要積極開發的能源選項。

然而，風力發電因為利用風的能量，除了會有因風速影響而有不穩定的問題外，單一風機的功率也不高，需要建置多架風機才能對全國或較大區域的用電量有所助益。

在目前的政策規劃中，考量滿發時數、可用面積，並排除對當地居民、生態環境影響與設置困難度等的條件下，預估在2020年時，可建置450架裝置容量總計1.2GW的陸域風力發電[1]。

同一份計畫也預估在2020至2030年間，因台灣環境地狹人稠，在陸域上將難以找到其他可安裝大型風機的地點。

例如近年剛落幕的苑裡反瘋車自救會與德商英華威集團爭議，即是因風車設置距離與環境影響而引發一系列的環境運動[2]。

此外，我國風力發電效率較高的時節集中在冬季，與夏季的用電高峰剛好錯開，也是一相當可惜的自然限制[3]。

若要更大化地運用風力資源，一個備受期待的努力方向就是「離岸風機」了。

風機高度示意圖[４] 佇立海中的超大型風車 離岸風機原理很直觀，實作略麻煩。

目前的技術是利用深度在60m以內的海床，在海床上打入海底基樁，並在基樁上架設風機。

同時也鋪設海底電纜，並視狀況來架設海上變電站與氣象觀測塔，最後將電纜連接回陸上變電站，併入陸上電網。

由於設置於海域上，對於空間需求與鄰避效應的壓力大大降低，因此可以興建更大的風扇來取得更多電力，也可以增加興建高度以避開受到地面磨擦力而減弱的氣流。

就今年開始規劃中的VestasV164風力發電機來說，他的風扇直徑長達164公尺，單一葉片的長度，就與A380客機的翼寬79.8公尺接近[5]（50米級超大型巨人表示：________），國際能源總署（IEA）更預估在2020年時，風機的直徑將發展至252公尺[6]！！ 從離岸風機的開發架設流程來看，開發單位首先須針對可能開發的地點，進行1-5年的開發前調查，此階段的調查需要研究當地的風能狀況、地震與颱風等自然條件，評估如鳥類遷徙等生態特色，以及水下噪音、施工品質等環境影響；以及因地制宜尋找或設計適宜技術與設備。

當評估可行後，再進行為期1-2年的海床基樁、海底電纜鋪設、風機與變電站安裝施工。

安裝完成後的風機，還須持續提供如同汽車定期保養的「運維工程」，預計這些風機至少可使用20年。

當然，當使用年限到了之後，這些離岸風機也需除役拆除，或是視情況重建或延役[7]。

樂觀成長的國際趨勢　　 這些技術的進展與產業的成熟，伴隨著對環境的重視與經濟考量的投資。

近年來，全球陸域風力或是離岸風力都有著穩定的成長。

全球風能理事會（GWEC）預估，2015-2018年間全球風力發電裝置容量預計會有12-14%的年成長率[8]。

離岸風力在2014年全球也有1713MW的新增裝置容量，比起2013年有著24%的成長率。

這些近年興起的離岸風力，主要集中在歐洲與中國。

其中排名前三名的英國、丹麥、德國，就佔了全球總量的77%[9]。

2014-2018年，全球風力發電市場預估 2014各國離岸風機裝置容量排行 若想要在台灣更好地發展離岸風機，我們可以從這些名列前茅的國家，找到一些值得學習效法的特點： 英國 英國是世界上離岸風機裝置容量最多的國家。

估計在2020年時，離岸風機可提供英國17%的電力供應。

他的首要優勢來自於英國緊鄰北海與大西洋，是歐洲風能潛力最佳的區域，英國貿易投資署（UKTI）預計在2020-2030年間，英國的離岸風機開發潛能將超過40GW。

在政策面的支持上，2012年5月，英國政府推出了管制傳統石化能源、支持低碳能源的能源法草案[10]。

經濟層面上，也由政府出面修改電力市場機制、提供財務支持、並說服銀行提高融資意願，並規劃綠色投資銀行（GreenInvestmentBank）來協助離岸風機業者取得資金。

然而英國並沒有製造離岸風機機組的產業，但英國本土企業利用過去強勢海權而打下的海洋工程基礎，在海事施工、海底電纜佈纜與製造、整體工程承包監製上都有雄厚的經驗與規模作為發展離岸的良好基礎[11]。

丹麥 丹麥是世界離岸風機裝置容量排行第二的國家，早在1991年就興建了世界第一座離岸風場VindebyProject[12]。

丹麥也預計在2020年時，風力發電可達到全國50%的電力供應，甚至在2030年時淘汰燃煤與燃油，最終在2050年時，主要利用風力發電、生質能與其他再生能源搭配來達成完全使用再生能源的目標[13]。

為了達到這樣的目標，丹麥政府採用了多項措施來支持風力發展，例如政府的補貼計畫與固定電價的躉購、離岸風機的招標與相關項目特許、建立更有效率的離岸風機招標程序已降低開發成本、建立連結德國與瑞典的新電網。

預計風力發電的發展趨勢，將由2011年時的3.95GW（約28%）。

在2020年成長至5.45GW（約50%）的裝置容量[14]。

2010-2050丹麥能源消耗類別趨勢[15] 德國 德國在2010年4月，建置了首座離岸風場AlphaVentus[16]，是全世界第12個擁有離岸風機的國家，因近年來發展迅速，離岸風機裝置容量已躍升世界第三。

但德國早在2000年通過再生能源法（ErneuerbareEnergienGesetz,EEG）時，就制定了離岸風機的固定電價收購制度（Feed-inTariff,FIT）做為業者參與開發的誘因與保障。

2002年1月，德國政府公布離岸風電發展策略（StrategyoftheGermanGovernmentontheuseofoff-shorewindenergy[17]），訂定了離岸風力在2001-2030年間的發展目標，也明訂離岸風機的開發原則應同時考量經濟與投資安定性、科技發展與適法性，並以不危害漁業、航運與自然生態為前提[18]。

在陸續經過2001-2003的三座離岸風力研究平台完工；2005-2010離岸風場AlphaVentus的籌備與建造；以及2009年EEG修法提高FIT費率。

歷經10年的發展，最終使德國完成了離岸風力硬體架設、法規制定與FIT費率合理化、以及航運、漁業與自然生態監控評估等完整開發架構。

成功的關鍵因素是？ 雖然各國自然環境、經濟規模與政治形態不盡然相同。

但從這些離岸風力發展領先的經驗中，大致可以歸納出幾點成功的關鍵因素，我們也可以從這幾點因素來整理我國在發展離岸風機時應特別關注的面向： 1.良好風場品質 興建風力發電首要條件當然是良好的風場，例如英國就坐擁了歐洲風能潛力最佳的區域。

而對於台灣來說，因有夏季西南氣流與冬季東北季風的影響，在竹南到彰濱，以及恆春和澎湖沿海與海域均是良好的建置點，特別例如澎湖地區年平均風速更高達9.7m/s以上。

「4COffshore」統計世界各地23年來平均風速，發現在全世界排名前20的風況觀測地中，就有12個位於台灣，其中一個位在台中沿海，剩下11個均位於台灣海峽內[19]。

然而，與歐洲國家相比，我國在風機設置上，需特別考量颱風、地震、以及高溫高濕這幾項不穩定因素。

例如適合發展離岸風力的台灣海峽，有一定機率是颱風侵襲的主要路徑[20]。

因此在風機結構強度、葉片與支撐基礎等，都需要特別針對本地環境來格外設計與調整。

此外，台灣氣候變遷科學報告亦指出，近六十年來，台灣多數區域的強風日數有明顯減少趨勢，若減少趨勢[21]未有改變，將會影響風力發電的效益。

2.風機技術研發與產業發展 風機技術的掌握與產業的建立，也有助於離岸風力的開發，甚至是成為重要的外銷項目。

以全世界的風機製造商來說，德商西門子（Siemens）在2014年就囊括了歐洲86%的離岸風機製造[22]。

我國因起步較晚，在風機相關技術研發與零組件製造工業仍未有足夠規模。

但因風力發電需特別考量在地環境特徵，若以此為研發重點來推動關鍵零組件國產或設計，就能降低進口風機因「水土不服」而故障失能的憾事。

在持續推動下更能提升風電產業自給率、降低成本並提供綠能產業的就業甚至外銷機會。

3.基礎技術與海事工程經驗 離岸風機的海域開發技術門檻高，需相當倚重海事工程的技術與設備。

就英國來說，雖然缺乏本土風機製造商，但既有海事工程與海底佈纜的強大技術，是英國得以發展離岸風力的關鍵因素之一。

然而各區域的海洋環境並不相同，施工品質與效率需仰賴在地團隊的經驗與設備投資。

但是國內市場目前僅有小型船機，海底打樁機的能量也都不足，可吊重1000噸、吊高100公尺以上的大型吊船也缺乏引進或新建[23]。

這部分仍須仰賴政府或海事工程業者投入資金才得以符合需求。

甚至是未來在引進大型風機時，還需要考慮動輒五十公尺以上風機葉片的陸路運輸方式。

丹麥風力開發業者在運輸長達83.5m的風機葉片[24] 4.政策支援、經濟誘因、合理FIT費率 再生能源由於初期投入成本較高，離岸風力這樣的新興技術也有比較高的風險與變數，更需仰賴政策的支持，以及政府對於合理電價收購的保障。

我國自2012年起也提出了「千架海陸風力機」的開發計畫，在再生能源發展條例中也有躉購費率的制定[25]。

有研究建議在設計離岸風力躉購費率時，除補貼以縮短與其他能源的價格競爭差距，也應考量是否應該額外給予風險補助[26]。

然政策與經濟層面有更多複雜面向需考量，這可能還需要更多資料與討論來設計出更合理的政策。

5.環境影響評估與政策溝通 離岸風力的發展，也勢必會造成一定程度的環境破壞。

因此開發前期的環境評估、施工期間的監督，以及遇到衝突時的緩解措施和價值判斷取捨更顯重要。

德國政府以「離岸風電發展策略」的制訂來確立漁業和環境保護的優先。

為緩解對漁業的影響，技術上也有學者提出結合海上養殖的多功能離岸風力來減低離岸風機對漁業的損失[27]；在政策上，彰化「福海離岸風力發電計畫」也以提供當地居民工作機會與回饋金的補償來緩解衝突與影響[28]。

　 若未來要能好好發揮澎湖的優質風能，也有近年來爭議未停的「台澎海底電纜」事件待決。

例如有民眾與政治人物主張電纜鋪設會破壞海洋生態[29][30]，也有人認為電纜會有漏電與電磁波傷害[31]。

雖然部分爭議來自於資訊的落差，但也有部分爭議來自環保與開發的兩難。

然而，若要將澎湖的離岸風力送回本島使用，我們也勢必要在未來幾年內，妥善處理好海底電纜的工程設計與政策溝通。

不遠的未來 盤點目前我國對於離岸風力的開發步驟，自2012年公布「千架海陸風力機計畫」起，目前已選定了苗栗竹南外海一座，彰化芳苑外海兩座的淺海區域（水深20m以內）示範風場。

預計2015年三座示範風場完成海上氣象觀測塔，2016年三座示範風場各完成兩部示範機組，2020年時三座示範風場完成商轉，共提供320MW的裝置容量。

利用在示範風場的建設期間累積技術經驗，在2020-2030年間，逐步往水深較深處開發，目標在2030年時興建600架，裝置容量共3GW的離岸風力。

在持續支持和投入下，必然會帶來一波可觀的學術研究需求與產業發展趨勢。

期許在不久的將來，在茫茫大海中佇立於飄搖風雨間的白色巨塔，將是遏止氣候變遷危害與提高我國能源自主率的守護高牆。

更多相關請參考：離岸風電知識網 延伸閱讀 追尋更好的自己，風力發電機的離岸故事 在巨浪狂風黑水溝中部署的「離岸風電」，能為台灣帶來充滿希望的能源未來嗎？ 參考資料 [1]工研院.陸海域風力發電技術發展及整體推動計畫,2009. [2]環境資訊中心.“苑裡”. [3]經濟部能源局.“能源統計月報 –發電量”. [4]苗栗苑裡反風車？風力發電部分機組距離民宅過近問題,2013. [5]Vries,Eizede.“Closeup–VestasV164-8.0NacelleandHub”. 2013. WindPowerMonthly. [6]IEA.TechnologyRoadmapWindEnergy,2009. [7]劉珈均.“【還能怎樣】湛翔智：選擇離岸風能還需要面對什麼問題？”.2014.Pansci. [8]GWEC.GlobalWindReportAnnualMarketUpdate2013,2012. [9]GWEC.GlobalWindReportAnnualMarketUpdate2014,2014. [10]DepartmentofEnergy&ClimateChange.“DigestofUkEnergyStatistics(Dukes)”. [11] 周承志,and鄭孟寧.“英國離岸風電發展趨勢分析.”第34屆海洋工程研討會論文集(2012). [12]EWEA.OperationalOffshoreWindFarmsinEurope,2009. [13]TheDanishGoverment.OurFutureEnergy,2011. [14]DanishEnergyAgency.EnergyPolicyinDenmark,2012. [15]TheDanishGoverment.OurFutureEnergy,2011. [16]IEA.IeaWindEnergyAnnualReport2009,2010. [17]GermanEnergyAgency.StrategyoftheGermanGovernmentontheUseofOff-ShoreWindEnergy2002. [18]蔡瀚儀.德國離岸風力發電發展歷程,2010. [19]4COffshore.“GlobalWindSpeedRankings”. [20]中央氣象局.“颱風侵台個數有何特徵？”. 2007. [21]許晃雄,etal.臺灣氣候變遷科學報告2011(精簡版),2011. [22]EWEA.TheEuropeanOffshoreWindIndustry–KeyTrendsandStatistics1stHalf2015,2015. [23]廖學瑞,丁金彪,and林俶寬.“離岸風力電場開發之海事工程施工船機與安裝技術初探.”中華技術  (2014). [24]MinistryofForeignAffairsofDenmark.“World’sLongestWindTurbineBladesMadeinDenmark”. 2013. [25]經濟部.中華民國一百零四年度再生能源電能躉購費率及其計算公式,2014. [26]范建得,and吳瑞南.我國離岸風場相關科技之發展及推廣研究,2010. [27]Buck,BelaHieronymus,GescheKrause,andHaraldRosenthal.“ExtensiveOpenOceanAquacultureDevelopmentwithinWindFarmsinGermany:TheProspectofOffshoreCo-ManagementandLegalConstraints.”Ocean&CoastalManagement473–4(2004):95-122. [28]溫敏麒,etal.“開發離岸風力發電廠對當地居民之影響.”第35屆海洋工程研討會論文集  (2013). [29]許逸民.“「澎湖不缺電」　學生扮海龜反海纜.”蘋果日報2013. [30]劉禹慶.“〈南部〉台澎海底電纜施工澎湖3村抗議.”自由時報2015. [31]賴品瑀.“台澎海底電纜環差過關認知落差大居民痛批草率.”環境資訊中心2014. 發表意見 文章難易度 剛好 太難 所有討論 0 登入與大家一起討論 鳥苷三磷酸(PanSciPromo) 146篇文章 ・ 268位粉絲 ＋追蹤 充滿能量的泛科學品牌合作帳號！相關行銷合作請洽：[email protected] TRENDING 熱門討論 即時 熱門 【2022年搞笑諾貝爾醫學獎】吃冰淇淋對抗化療後口腔黏膜破損、潰瘍的副作用 1 8小時前 從打掃方式看出你是哪種人？ 25 23小時前 【2022年搞笑諾貝爾藝術史獎】浣腸也搞儀式感！藥理學家的馬雅考古 1 1天前 同志的比例到底有多少？ 1 1天前 鑑識故事系列：被植入的性侵記憶 5 6天前 你認為閱讀只需要用眼嗎？先聽懂，才能讀懂！ 5 2022/09/01 全球熱浪災情頻傳！臺灣熱成這樣，竟然不符合「熱浪」的定義？ 3 2022/09/16 熱帶雨林如何自食其力？——《熱帶雨林：多樣、美麗而稀少的熱帶生命》 2 5天前 RELATED 相關文章 發電量增加25倍卻還是不夠用！再生能源是人類未來的救星嗎？──《牛津通識課｜再生能源：尋找未來新動能》 產業新「風」向：臺灣的離岸風電願景——專訪達德能源王雲怡董事長 「恆水創電」聯手比利時Turbulent研發超低落差機組——力拼「微水力發電」扎根台灣！ 前方高能注意！你知道可以用「熱」發電嗎？把廢熱變能源的黑科技──熱電材料 好木材不用嗎？幫地球減碳的「木建築」正夯——《一生必修的科學思辨課》 0 1 0 文字 分享 友善列印 0 1 0 烘焙東西軍，有添加麵包vs.無添加麵包，今天想吃哪一道？ 鳥苷三磷酸(PanSciPromo) ・2022/09/20 ・2178字 ・閱讀時間約4分鐘 ＋追蹤 相關標籤： 家樂福(2) 烘焙(4) 裸麵包(1) 食品添加物(16) 麵包(3) 熱門標籤： 量子力學(46) CT值(8) 後遺症(3) 快篩(7) 時間(37) 宇宙(81) 國小高年級科普文，素養閱讀就從今天就開始!! 本文由家樂福食物轉型計畫委託，泛科學企劃執行。

文/陳彥諺 《烘焙東西軍》熱映開播啦！這一集真的很「熱」，因為節目邀請到了兩位烘焙達人來到現場熱烘烘的烤！麵！包！ 第一位華麗登場的，是有著亮麗小鬍子、動作咻咻咻超有效率的「有添加師傅」，另外一位古意老實、動作慢條斯理的，則是近年來越來越被看重的「無添加師傅」——這是一場「有添加」與「無添加」的世紀大對決！ 《烘焙東西軍》這次邀請了「有添加師傅」和「無添加師傅」來烤麵包。

圖／家樂福提供 「有添加」與「無添加」的世紀大對決 外表亮麗的有添加師傅，其實早已憑著「三好」稱霸市場多年。

所謂的三好，是好快、好吃、好美！為何會這麼說呢？ 食品添加物存在於食品中許久，早期因為食物加工技術不夠精良，為了食品安全無虞，便添加可以讓食物安定的添加物，延長保存期限。

又因為食品添加物可以改變食品的外觀、口感、縮短製作時程等，因此，長期以來受到業者及消費者的偏愛。

有添加師傅憑著「好快、好吃、好美」稱霸市場多年。

圖／家樂福提供 不過，近來由於食安事件頻繁，食品添加物早已偏離了原先讓食物安全的初衷，在追求好吃、好快、好美的背後，卻可能造成身體上的負擔與健康風險！製造過程是否安全合理？乾淨衛生？也是打了許多問號。

再加上現在因健康養生的意識抬頭，消費者們越來越注重吃下肚子的食物成份，開始努力追求簡單無添加。

也因為隨著食品加工技術越來越棒，能夠透過改善製程，有效減少添加物的必要性。

終於，在消費者意識抬頭、技術成熟等各方條件皆備下，古意老實、耗費工時的無添加師傅，多年以後，開始受到矚目啦！ 在這場世紀對決中，有添加師傅在民眾都還來不及反應時，就已經做好了熱騰騰的麵包，每一個麵包都飽滿好看、香氣濃郁，簡直是施了魔法一樣！但見到這麼多食品化工添加物做出來的麵包，難道就不能有更健康的材料選擇或做法嗎？ 反觀無添加師傅，他按部就班的從麵粉開始精心挑選，接著再逐一加入可以溯源的材料，接下來，順應麵包的特性自然發酵。

即使有添加師傅已經端出熱騰騰的麵包了，無添加師傅仍然不為所動，他循序漸進，寧可耗時製作，堅持做自己的無添加麵包。

無添加師傅之所以堅持，那是因為他秉持著麵包不用任何添加物，不講求快速便利，用純淨的原料配方、遵循傳統法國工法，做出來的麵包也可以照樣香氣四溢、美味好吃，更重要的是每一口都吃的健康又安心！ 無添加師傅堅持不用任何添加物，不講求快速便利，用純淨的原料配方、遵循傳統工法。

圖／家樂福提供 當兩位師傅的麵包端上評審桌⋯⋯ 有添加師傅的麵包外表金黃澎潤漂亮，無添加師傅的則是外表非常質樸。

不過，當評審們吃下麵包後，外表質樸的無添加師傅，竟然擄獲了評審們的心！ 怎麼辦到的呢？這是因為花了較多時間製作的無添加麵包，保濕度較佳，口感也較有層次。

當評審一口接著一口品嚐，會發現吃的都是食物的鮮甜原味—無添加麵包是名為「裸麵包」的寶藏男孩啊！他不同於外表上看起來質樸敦厚，只要用心切開，裏頭包裹著滿滿新鮮在地的果乾和堅果，是誠心誠意的美味。

烘焙界的寶藏男孩「裸麵包」，是怎麼來的？ 堪稱烘焙界的寶藏男孩「裸麵包」，是來自於家樂福自製的烘焙產品。

長期關注食物真實性與為顧客把關健康的家樂福，2014年就開始著手了「無添加驗證計畫」，也在2019年取得了「A.A.無添加驗證標章」，更透過第三方專業機構親赴產線檢驗、不定期抽查等層層審核程序，取得了嚴謹認可。

要打造寶藏男孩般的「裸麵包」，並不是容易的事。

許多標榜安心安全的麵包，都只能做到製程及配料上的無添加；而追求極致的家樂福，自製白吐司則從特製100%的無添加麵粉開始，掌握源頭，做最純淨、最真實且赤裸的麵包。

這是一款依循歐盟規範，取得A.A.無添加標章，第三方驗證後可信賴的麵包。

這是關注在地的暖心麵包，嚴選在地好食材、講求動物福利，選用當季水果、非籠飼雞蛋、透明鮮奶、以安佳奶油取代人造奶油⋯⋯。

這是減塑又減廢，以醜蔬果製作配料，減少食材浪費，更導入環保包材，友善環境的麵包。

烘焙東西軍「有添加師傅」與「無添加師傅」的對決，我們看到了，天公疼憨人，穩扎穩打、工法較繁複的無添加製程，受到消費者的青睞——這一場對決，由純粹、誠實、充滿善意的裸麵包，「無添加師傅」獲勝。

【家樂福食物轉型計畫】烘焙東西軍「有添加麵包」v.s.「無添加麵包」的世紀對決，今天你選哪一邊？影／YouTube 發表意見 文章難易度 剛好 太難 所有討論 0 登入與大家一起討論 鳥苷三磷酸(PanSciPromo) 146篇文章 ・ 268位粉絲 ＋追蹤 充滿能量的泛科學品牌合作帳號！相關行銷合作請洽：[email protected] TRENDING 熱門討論 即時 熱門 【2022年搞笑諾貝爾醫學獎】吃冰淇淋對抗化療後口腔黏膜破損、潰瘍的副作用 1 8小時前 從打掃方式看出你是哪種人？ 25 23小時前 【2022年搞笑諾貝爾藝術史獎】浣腸也搞儀式感！藥理學家的馬雅考古 1 1天前 同志的比例到底有多少？ 1 1天前 鑑識故事系列：被植入的性侵記憶 5 6天前 你認為閱讀只需要用眼嗎？先聽懂，才能讀懂！ 5 2022/09/01 全球熱浪災情頻傳！臺灣熱成這樣，竟然不符合「熱浪」的定義？ 3 2022/09/16 熱帶雨林如何自食其力？——《熱帶雨林：多樣、美麗而稀少的熱帶生命》 2 5天前 RELATED 相關文章 來趟蕉心之旅？購買有產地履歷的香蕉好安心 烘焙系動畫利用米做麵包——淺談米的科學與應用 三餐與消夜之料理東西軍二選一，營養師教你健康選擇心法——《帶你爽吃美食又能瘦，才是營養師！》 熷烏龍茶：以科學為本，解茶湯千年奧秘，創茶農百年志業 糖會改變質地和甜度－《料理的科學》 1 1 0 文字 分享 友善列印 1 1 0 發電量增加25倍卻還是不夠用！再生能源是人類未來的救星嗎？──《牛津通識課｜再生能源：尋找未來新動能》 日出出版 ・2022/07/18 ・1730字 ・閱讀時間約3分鐘 ＋追蹤 相關標籤： 再生能源(44) 化石燃料(8) 地熱能(3) 太陽能(58) 水力發電(5) 熱(7) 生質能源(12) 能源(62) 風力發電(21) 熱門標籤： 量子力學(46) CT值(8) 後遺症(3) 快篩(7) 時間(37) 宇宙(81) 國小高年級科普文，素養閱讀就從今天就開始!! 我們的能源從哪裡來、往哪裡去？ 全球每年對能源的需求量相當巨大，若用「瓩時」──即一度電這樣的度量單位──來表示會出現天文數字，因此改用「太瓦時」（TWh）來表示，太瓦時等於10億瓩時。

在一八〇〇年，全球約有10億人口，當時對能源的需求約為6000太瓦時；而且幾乎全部來自傳統的生質能源。

到了二〇一七年，全球人口達到76億，發電量增加了25倍（156000太瓦時）。

在2017年的全球能源使用比例中，煤炭、石油和天然氣等化石燃料占了大約80%左右。

圖/Pixabay 下圖顯示在二〇一七年全球主要能源消耗總量的百分比，其中近8成為化石燃料。

其他再生能源包括風能、太陽能和地熱能，其中成長最快的是風場和太陽光電場。

生質能源則主要來自傳統生質能源。

2017年的能源消耗總量，顯示出不同能源的百分占比。

圖／BPStatisticalReviewofWorldEnergy,2018;WorldEnergyCouncil,Bioenergy,2016 大約有1/3的全球能源消耗在將化石燃料轉化為電力和精煉燃料上。

剩下的稱為最終能源需求（finalenergydemand），是指用戶消耗掉的能源：每年約10萬太瓦時。

大約有10％是來自開發中國家傳統生質能的熱，22％來自電力，38％用於供熱（主要來自化石燃料）30％在交通運輸。

熱能和電能主要都是用於工業和建築。

汽油和柴油幾乎提供了所有用於運輸的燃料。

怎麼做比較不浪費？能量轉換效率大比拚！ 我們看到供熱與供電一樣重要。

兩者都可以用瓩時為單位，也就是一度電來測量，雖然電可以完全轉化為熱量，例如電烤箱，但只有一小部分以熱能形式存在的能量可以轉化為電能，其他的必然會散失到周圍環境裡。

在火力發電廠中，存在於化石燃料中的化學能會在燃燒後轉化為熱能。

這會將水加熱，產生蒸汽，蒸汽膨脹推動渦輪的葉片，轉動發電機。

只有一部分熱量被轉化成電力；其餘的熱量在蒸汽冷凝，完成循環時，就轉移到環境中，成了殘熱。

這份熱電轉化的比例可透過提升高壓蒸汽的溫度來增加，但受限於高溫下鍋爐管線的耐受度。

在一座現代化的火力發電廠中，一般熱能轉化為電能的效率約為40％。

若是在較高溫的複循環燃氣發電機組（combinedcyclegasturbine，CCGT）裝置中，這個比例可提高到60％。

同樣地，在內燃機中也只有一小部分的熱量可以轉化為車子的運動能量（動能）；汽油車的一般平均效率為25％，柴油車則是30％，而柴油卡車和公車的效率約為40％。

另一方面，電動馬達的效率約為90％，因此電氣化運輸將顯著減少能源消耗。

這是提高效率和再生能源之間協同作用的一個範例，這將有助於提供世界所需的能源。

火力發電沒辦法100%轉換熱能變成電能，約有60%的損失。

圖／envato 再生能源的過去跟未來 在十九世紀末，水力發電的再生資源幫助啟動了電網的發展，在二〇一八年時約占全世界發電量的16％。

而在再生能源──風能、太陽能、地熱能和生質能源──的投資上，相對要晚得多，是在二十世紀的最後幾十年才開始。

起初的成長緩慢，因為這些再生能源沒有成本競爭力還需要補貼。

但隨著產量增加，成本下降，它們的貢獻開始增加。

這些其他再生能源發電的占比已從二〇一〇年的3.5％上升到二〇一八年的9.7％，包括水力發電在內，再生能源的總貢獻量為26％。

不過，就全球能源的占比，而不是僅只是考慮用戶消耗的電力來看，再生能源僅占約18％，而傳統生質能則提供約10％的能量。

隨著太陽能和風能的成本在許多國家變得比化石燃料更便宜，它們在總發電量中的占比有望在未來幾十年顯著增加。

這世界花了很長的時間才意識到這一事實，從現在開始，再生能源勢必將成為主要的能源來源。

——本文摘自《【牛津通識課02】再生能源：尋找未來新動能》，2022年6月，日出出版，未經同意請勿轉載。

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圖／呂元弘攝 據國際風力發電顧問公司4COffshore的評比，全球排名前50名的優良風場，就有17處在臺灣，皆位於臺灣西部沿岸，集中於桃竹苗至臺中外海一帶。

換言之，臺灣具備了發展離岸風電的絕佳地理條件。

因此，在臺灣西部濱海及澎湖地區，不管是陸域或海上，都可看到偌大而醒目的白色「巨型風車」矗立著，已經成為我們相當熟悉的風景；這數百座的風力發電機持續運轉，見證了臺灣從傳統能源往再生能源轉型的歷程，也推動著臺灣綠色能源的蓬勃發展。

談到綠能風電，德商wpd達德能源（2016年併購英華威）是在台積極推展綠能的關鍵推手之一，2006年在苗栗建置首座風力發電設施後，從此開啟國內風力發電的風潮。

我們特別專訪達德能源董事長王雲怡，以其投入綠能產業20年的豐富經驗，為我們解析新能源的產業特性及發展趨勢，以及臺灣在綠色能源的產業契機，另外也針對有意投入綠能產業的年輕學子提出建議。

據經濟部能源局公告，臺灣西部沿岸有36處離岸風電潛力場址。

圖／風力發電單一服務窗口 離岸風電的優勢：風場興建非常快速 「風力發電的原理很簡單，小時候大家一定都玩過風車，」王雲怡解釋說，利用葉片的轉動來驅動發動機，能量會轉換成機械能，再透過齒輪調速器將齒輪的速度提升，進而帶動發電機，經過升壓變壓器將電壓提升後，即可將電流併入台電電網供應電力。

至於陸域風電及離岸風電的差別，就在於前者的風機安裝在陸地上，後者則安裝在海上，會打樁到海底約45~65公尺深。

由於臺灣陸域可供開發之優良風場已漸趨飽和，海上風場條件更佳，仍有不少離岸風電潛能可供開發，因此成為近來政府推動再生能源最重要之項目之一。

王雲怡表示，跟傳統電廠不同，風場的興建非常快速，把基樁打好後，將連接風機的柱子綁鋼筋、灌上水泥，然後把塔筒、機艙、葉片逐一放上去組裝起來即可，一隻風機的施工期間大約只要4至5週。

圖／第二期能源國家型科技計畫 風電維運的挑戰——發電機組得「抗震抗颱」 雖然基本原理很簡單，但風電相關設備必須面臨風吹、日曬、雨淋，甚至國外還會下雪，必須設計出足以對抗大自然環境的規格，尤其臺灣每年都有不少颱風及地震，有些民眾會好奇，是否會對風機造成損害？ 王雲怡說，「臺灣有非常嚴謹的地震建築規範，只要做好地質土壤分析再進行設計，耐震都沒有問題；至於颱風威脅，風機只要遇到中颱等級（風速約每秒25公尺）就會停機，最大則可承受每秒70公尺的風速，目前為止臺灣還沒出現過這麼強烈的颱風。

」她強調：「我們從2006年興建的第一座風場至今，經歷過很多颱風及地震，到現在都屹立不搖，顯見耐震及耐颱的技術完全沒有問題。

」 臺灣推動離岸風電比較大的挑戰在於，風場興建時對氣候及海象的要求很高，而臺灣海峽一帶的東北季風很強，考慮到風速、波浪、海流等條件，可以進行海上作業的天氣窗口（weatherwindow）時間沒那麼長，只能在3至10月進行安裝；而陸域風電的土木工程比較不受影響，但進行吊裝作業時同樣需要考慮風速問題，通常也會避開東北季風盛行的冬季。

離岸風機會遭遇的外力載重，包括風、波浪、海流、地震、颱風等等。

政策與觀念水到渠成！綠電接受度大增 投入新能源產業達20年，王雲怡深刻感受到各界對再生能源的認知與態度的巨大轉變。

過去臺灣只有傳統的火力發電、核電這類集中式大型電廠，主管機關較缺乏再生能源知識，當時她跟主管機關報告時，告知風力發電一度電的成本只要2.5元，長官非常驚訝，因為他們還停留在一度5元的認知。

「臺灣98%都是採用進口燃料，吃掉我們非常多的國內生產毛額（GrossDomesticProduct；GDP），長年維持低電價都是靠政策補貼，嚴重扭曲電價結構，因此臺灣各部門的能源效率指數也居世界末段班，排名最浪費能源的第十七名。

」王雲怡指出臺灣傳統能源使用模式的缺點。

所幸透過各界對政策及觀念的大力推動，達德能源等開發商也積極提供歐洲及世界的發展經驗，獲得政府參考採納、並具體落實為再生能源政策，改變了臺灣能源市場及結構。

2017年1月《電業法》修正通過後，開啟綠電交易自由化的新紀元，從發電、售電到用戶這條路終於打通，打破國營電力事業壟斷的局面。

另一個關鍵政策是，臺灣引進德國推廣再生能源的Feed-InTariff（FIT）制度——對綠電保證整批躉購，有效鼓勵開發商投入建置風場，投資者也樂於參與其中。

相較於傳統由政府補助企業購買設備、但無法保證設備被完善維護，2000年開始德國首創的躉購制度讓開發商自行投資，由政府以躉購費率保證收購綠電20年，相關制度展現絕佳的成效，已獲得世界超過70個國家採用。

政策目標明確，風電國家隊指日可待 2016年政府確立能源轉型的主軸，明確訂出2025年再生能源佔發電比例提升到20%，為再生能源注入一劑強心針。

王雲怡強調：「我們擁有發展太陽能、風電、地熱、海洋能的優異條件；以風力發電為例，臺灣西部的風力品質很好，而這一帶剛好是臺灣人口密度高的地區，這是老天賜予我們的禮物！」 「但開發商看的不是風能品質，而是政策支持度！」王雲怡坦言，只要政策目標明確，並提供適當的誘因與機制來創造市場，不僅國內外的開發商會積極投資，企業也會主動採用再生能源，創造正向循環；尤其現在許多國家或國際大廠都要求出口要取得「再生能源憑證」，企業都搶著購買，臺灣的再生能源前景值得期待。

令她振奮的是，現在各單位都注意到綠能，科技業、金融業、投資業也積極佈局，無論從市場經濟或社會責任的角度來說，各界對綠色能源的接受度愈來愈高。

值得一提的是，綠能不僅扮演守護環境、潔淨能源的角色，也是推動產業創新的火車頭之一。

經濟部為了推動風電設備國產化，明確規範開發商應採用50%以上的國產化設備，未來更希望能夠組成國家隊，一起爭取海外市場的龐大商機。

2016年政府確立能源轉型的主軸，明確訂出2025年再生能源佔發電比例提升到20%，為再生能源注入一劑強心針。

圖／達能能源提供 臺灣風電20年，最難的不是工程——是溝通 王雲怡投入臺灣風電產業20餘年，一路走來最感到困難之處，並非海外技術轉移或施工上的難題，而在於如何說服政府單位及民眾，接受新興的再生能源觀念。

王雲怡舉例：「當初在蓋示範風場前，得先舉辦公聽會，讓當地民眾理解風場與民眾的利害關係，例如可能產生的噪音、風場造成當地景觀驟變，甚至是土地使用等問題。

」 但「溝通」兩字寫起容易做起來難！由於達德能源無法取得里民個資，光是要委請里長組織大部分里民到場就相當耗時耗力，遇到里民參加意願低迷時，還得租用選舉用的廣播小貨車，在當地廣為宣傳，懇請鄉親來參與公聽會。

王雲怡表示，溝通工作一度讓她疲於奔命，但所幸投入大量時間心力溝通後，風場建設如今已步上正軌，總算是甘之如飴；她表示，投入風電產業20年，最讓她感到成就感的除了《電業法》修正，為風電在臺扎根打下基礎外，就是讓大部分的民眾認識何為「風電」，成為臺灣人能所接受的再生能源選項。

想卡位綠能產業？語言能力很關鍵 「石化燃料已是末路，綠能則是未來趨勢，」王雲怡認為綠色能源還有很多進步空間，未來一定會愈來愈便宜，而且還有地熱、海洋能源等新技術不斷發展，不僅有很好的前景，而且可以獲得社會認同及價值，是年輕人可以貢獻一輩子的產業。

至於投入綠能產業應具備何種特質與技能？王雲怡強調：「新能源是全新產業，一開始一定會遇到很多困難，必須要有一定的受挫能力及抗壓性，另外要有足夠的創造力；在專業領域方面，只要具備土木、機械、造船或理工背景，其他專業都可透過在職訓練培養，最重要的是要跟全世界人才溝通，必須具備較佳的英文能力。

」 隨著地球永續的議題受到大家重視，現在對新能源有興趣的年輕學子愈來愈多。

王雲怡認為，開發商清一色是外商，會引進最先進的標準與要求，提供友善的工作環境與紮實的訓練，雖然有時在海上工作比較辛苦，但相信可以帶來很高的成就感與自我肯定，是很符合時代潮流的職涯選擇。

參考資料 「乘風」突破綠能瓶頸，臺灣離岸風電大未來——專訪臺大機械系教授楊鏡堂海面上的超大型離岸風機，是抵禦氣候變遷和提高能源自主的瑪利亞之牆嗎？4COffshore－〈GlobalOffshore WindSpeedsRankings〉經濟部能源局－〈離岸風力發電規劃場址申請作業要點〉風力發電單一服務窗口－〈潛力場址〉海上巨型風扇的支撐者——水下結構 發表意見 所有討論 0 登入與大家一起討論 科技大觀園 82篇文章 ・ 1097位粉絲 ＋追蹤 為妥善保存多年來此類科普活動產出的成果，並使一般大眾能透過網際網路分享科普資源，科技部於2007年完成「科技大觀園」科普網站的建置，並於2008年1月正式上線營運。

「科技大觀園」網站為一數位整合平台，累積了大量的科普影音、科技新知、科普文章、科普演講及各類科普活動訊息，期使科學能扎根於每個人的生活與文化中。

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