海洋科技季刊
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『海水利用技術專輯』
目  錄 封面
寫在「海水利用技術專輯」之前
訪經濟部水資源局潘顧問國樑談海洋溫差發電及深層海水開發運用之展望
海洋溫差發電與海洋能源利用
海水淡化與汽電共生系統併用之探討
海洋牧場的規劃開發
海域箱網養殖與水質環境分析模擬-以小琉球地區為例(上)
由海水(鹵水)製取高純度碳酸鋰之技術發展
由海水(鹵水)製取高純度氧化鎂之製造技術發展
海洋及水下科技季刊八十九年度第十卷第四期封面

寫在「海水利用技術專輯」之前
(第十卷第四期-序言)
摘要

 本期主題「海水利用技術」與以往季刊中常見之「水下技術」型主題較為不同,因「海水利用技術」主要探討將海水視為「水資源」時,所涉入的開發技術。在水資源缺乏的台灣,淡水之重要性眾人皆知,淡水養殖大量抽用地下水也造成了沿海地層下陷,反觀咫尺之隔的海洋,大量海水資源正等待我們有智慧的去開發。因此,本期海下技術季刊特別邀集下列七篇文章及一篇專訪,從海水資源開發、管理與保育的角度來探討智慧利用海水的方法。

1.專訪經濟部水資源局潘顧問國樑,談「國內海洋溫差發電及深海水利用規劃與展望」。

2.海洋溫差發電與海洋能源利用:探討以OTEC發電產生電力,發電後的深層冷海水具有儲溫、潔淨、無菌及富營養份,作為海水淡化、海產養殖、冷凍空調、精緻農業及休閒觀光理療等之可行性。

3.海水淡化與汽電共生系統併用之探討:分別對海水淡化及汽電共生系統之製程方法、投資及生產成本和新製程發展等作說明,並對兩系統合併操作在技術、經濟、作業及環保上之影響予以探討。

4.海洋牧場的規劃開發:以人工方式,在選定海域進行海水及外在環境的維護與改良,並經由種苗的培育與放養、生態系統平衡的調節,達到規劃之經濟魚種於海上養殖的功能。

5.海域箱網養殖與水質環境分析模擬-以小琉球地區為例(上):外海箱網養殖產業之推動為政府既定之政策,然而於設置外海箱網養殖區之前,海域天候、海況與背景水質底質等必須詳細考量。

6.由海水(鹵水)製取高純度碳酸鋰之技術發展:介紹國內利用海水及製鹽廢液(鹵水)研發高純及新興的電子通訊業上,而目前正在發展中的電動車,未來亦採用鋰電池作為動力來源。

7.由海水(鹵水)製取高純度氧化鎂之製造技術發展 :介紹國內利用海水及製鹽廢液(鹵水)中之所富含之鎂離子,來提煉高純度鎂化學品(99.9%以上)之最新研發技術。高純度氧化鎂粉體不僅可應用於半導體零件之封裝、電容器、基板製造上,甚至亦為製藥工業上之重要原料。

 本期季刊因篇幅有限,國內海水利用技術相關研發專家定有漏網之憾,盼未來能再有機會為本刊撰稿。在此,也要向本期作者、受訪者及專訪撰稿同仁表示感謝。 

作者:陳筱華/工研院能資所水海資源組水資源室主任

   張恆文/工研院能資所水海資源組海洋資源室研究員

訪經濟部水資源局潘顧問國樑談海洋溫差發電及深層海水開發運用之展望
(第十卷第四期-專訪)
摘要

 海洋蘊藏著無限的能源,新政府宣佈停建核能第四發電廠之後,所謂的替代能源更獲各界關注,海洋溫差發電在目前國內是否可行? 深層海水含有非常多的可用物質,如何開發與運用,以助益國家經濟發展?在這方面研究多年、見解獨到的經濟部水資源局潘國樑接受本刊的訪問,暢談他的研究心得。以下是這段訪談的紀錄,希望由於本文的刊登,對於有志開發海洋資源的產、官、研界人士有所幫助。

 

作者許盛隆/榮民工程公司行政處副處長   


海洋溫差發電與海洋能源利用
(第十卷第四期-海水利用技術)
摘要

 海洋佔地球表面積3/4左右,蘊藏有豐富無污染的可再生能源,其可開發利用部份估計達超出全球能源的總消耗量。開發海洋能最具吸引力之處, 在於其對環境有益且資源可以再生。 海洋伴隨著取之不盡,用之不竭的熱能與資源,我們概稱為海洋能源或海洋資源,在能源方面其利用的方式有波浪能、潮汐能、海流能及海洋溫差發電等。

 其中以OTEC發電潛能最大,它是利用海岸表層溫海水與深層(約1000公尺左右)冷海水的溫度差(熱能)藉以蒸發氨氣(工作流體),再由氨的蒸氣壓力來推動發電機組的渦輪機(Turbine)產生電力。發電後的深層冷海水具有儲溫、潔淨、無菌及富營養份,可作最佳之資源利用;諸如海水淡化、海產養殖、冷凍空調、精緻農業及休閒觀光理療等,是廿一世紀資源開發的新園地。

 而現今全球上最適合發展海洋能的地區,是在地球上熱帶或亞熱帶這一圈低緯度地區的海洋國家,而在這些國家中,又必須具有高科技水準,同時它的能源需求型態又必須符合經濟的原則。在低緯度的大西洋、太平洋的各海洋國家中,大都是未開發的科技較落後國家,而台灣是其中數具有高科技的國家之一,可以說是目前國際上既有條件又有能力,且有此需要來發展OTEC技術的地區。而台灣每年百分之九十上為進口能源,來源又不穩定,因此應尋求發展自給自足的能源來促進經濟的持續發展。

作者:鍾 珍/工研院能資所新能源組資訊經理     


海水淡化與汽電共生系統併用之探討
(第十卷第四期-海水利用技術)
摘要

  隨著工業化程度的日益提高,台灣地區工業用水的需求量快速成長。而傳統供水來源(雨水及地下水)卻因陸上優良水庫壩址的開發殆盡及地下水之超用枯竭,無法配合成長,已對工業生產用水供應造成極大壓力。 自六輕以次之國內大型工業開發案皆需面臨水源之取得問題。即使有關當局能適時對全國水資源(含農業用水)重予檢討、規劃及分配,我們可預期低水價的時代已漸成過去。既然這種趨勢不可避免,則研究其他有別於傳統水源供應之方法,似值得加以探討。

 台灣四面環海,海水取之不盡,如海水淡化成本能降低至合理程度,則應可列為優先選擇方式。海水淡化產水成本以設備投資(折舊)及能源消耗為最大宗(合佔約7-8成以上);而就生產者而言,設備投資方面主控性不大,因此降低能源耗費是最直接的降底成本方法;而降低能源耗費的方法之一為併用汽電共生系統。

 因汽電共生系統在產出電力的同時,可併產大量之低壓蒸汽,假如以此蒸汽轉供海水淡化系統使用,理應能使淡水產製成本降低;其成本降低程度及其他相關因素(作業、環境及製程配合)是本文探討重點。

 為便於整體瞭解,本文將先分別對海水淡化及汽電共生系統之製程方法、 投資及生產成本和新製程發展等作一概略說明,次對兩系統合併操作在技術、 經濟、作業及環保上之影響予以探討;最後作成結論和建議。


者:鄭文權/台鹽公司研究發展組組長   


海洋牧場的規劃開發
(第十卷第四期-海水利用技術)
摘要

 台灣四面環海,海岸線長達1,600餘公里,大小島嶼70餘處。西部海岸為緩和平坦陸棚,且有大陸沿岸流、黑潮支流及季風飄送交匯,基礎生產力豐富,為魚貝介類良好繁殖棲息場所,形成良好漁場。東部海岸陡峻水深,且為寒暖流交會之處,為大洋性洄游性魚類必經之通路,資源豐富,使得台灣具備發展海洋漁業之優良天然環境條件。

 台灣原本擁有很多具有豐富魚種的好漁場,惟因缺乏計畫性的捕撈,使得漁獲量一直在增大,而造成漁場資源逐漸枯竭。為了恢復原有良好的漁場及創造新漁場,在200浬經濟海域的時代,設置實施海洋牧場是建立我國沿近海周邊海域新的生產體制。


作者:蔡政南/台灣漁業及海洋技術顧問社技師

   吳健平/台灣漁業及海洋技術顧問社技師    


海域箱網養殖與水質環境分析模擬-以小琉球地區為例(上)
(第十卷第四期-海水利用技術)
摘要

 為解決台灣本島地層下陷問題及改變國內養殖漁業形態(淡水養殖與鹹水養殖產量比重由目前6.5/3.5調整為4/6),外海箱網養殖產業之推動為政府既定之政策。然而於設置外海箱網養殖區之前,海域天候、海況與背景水質底質等必須詳細考量。除此之外, 由於箱網養殖投餌及魚便造成海域水質底質之變化,以及防止紅潮毒藻之發生亦需詳加考慮。小琉球箱網養殖區位於小琉球西北方,離岸約300m,水深15-30m。現場調查結果顯示最高潮位2.77公尺,最低潮位1.52公尺,平均潮位2.05公尺。水流除以半日潮為主之潮流運動外,另包括長週期變動流。箱網養殖區內潮流橢圓形態受到島嶼地形的限制甚為狹長,軸向為東北東與西南西,長週期變動流以東北東向為主。箱網附近溫度和鹽度分層隨季節而有不同, 底層溶氧低,顯示有機物沈降氧化,造成底層溶氧下降。箱網附近水體有一階CBOD怯氧反應及一階硝化作用發生,養殖區海域底質總有機物含量均有逐漸增加之趨勢。依據小琉球箱網養殖區進行之長時間水質監測可知,最高水溫均未超過30℃,最低水溫未低於22℃,鹽度和PH值變化不大,溶氧量也大多超過5mg/1,營養鹽含量則均在正常的範圍內,只有懸浮固體物偶有偏高之現象。另海水中COD和DOC在餵時後會比餵食前高,是值得注意的現象。經分析,箱網養殖區優養限制因子為磷,超量磷酸鹽磷有造成優養潛力增強之情形發生。根據統計分析,平均有9%之點位屬高優養潛力,15%之點位屬中優養潛力,因此共有24%之點位有優養潛力。


作者:陳筱華/工研院能資所水海資源組水資源室主任

   張恆文/工研院能資所水海資源組海洋資源室研究員


由海水(鹵水)製取高純度碳酸鋰之技術發展
(第十卷第四期-海水利用技術)
摘要

 鋰化學品為 重要的工業、軍事原料,被廣泛的應用在國防工業及新興的電子通訊業上,而目前正在發展中的電動車,未來如採用鋰電池作為動力來源,則鋰化合物的重要性更不言可喻,本文將針對目前鋰化學品的種類與生產方式、產品用途、市場現況做一個簡單的概述,接著介紹本所研發出的高純度碳酸鋰製造技術流程。台灣本身並無含鋰的礦源,大部份的鋰化學品均依賴國外進口,但由於台灣四面環海,海水中蘊藏大量的鎂、鋰、鈉等金屬,實為一取之不盡用之不竭的來源,本技術流程應用台灣現有的製鹽業及海水淡化廠所產生低鋰濃度鹵水來生產高純度碳酸鋰,將鹵水中的鋰製備成純度>99.0%的碳酸鋰。 以為生產電子級碳酸鋰的先驅物,避免電池工業的關鍵原料均掌握於美、日等國的不均衡現象;不僅可降低這些重要原料對進口的依賴,同時可以建立相關的技術產業於國內,形成完整的上下游生產體系。


作者:劉致中/工研院能資所副研究員

   許哲源/工研院能資所研究員

由海水(鹵水)製取高純度氧化鎂之製造技術發展
(第十卷第四期-海水利用技術)
摘要

 鎂化學品實為重要之工業原料,由於其具有多項優越特性而被廣泛運用,除了傳統工業之應用外,更跨入高科技領域,尤其近年來,我國在高科技產業方面營收比例迅速提升已成為最主要之工業,故材料之需求亦逐年擴大。原料的高純度化、 微細化,成為推動高科技精密工業的主要動力。在台灣四面環海,礦產資源貧乏的環境下,文中所提之技術乃是利用海水及製鹽廢液(鹵水)中之所富含之鎂離子,來提煉高純度鎂化學品(99.9%以上)。高純度氧化鎂粉體不僅可應用於半導體零件之封裝、電容器 基板製造上,甚至亦為製藥工業上之重要原料。雖說鎂化學品之主要來源為中國大陸之菱鎂礦,但相較之下因海水成分單純,實為提煉高純度鎂化學品之最佳來源。


作者: 張怡隆/工研院能資所副研究員

   陳尚德/工研院能資所工程師   

 

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