海洋能主要包括波浪能、潮汐能、潮流能、海流能、洋流能、溫差能等，通常藉由機構設計，利用海水的運動驅動渦輪機再轉換成電能而加以應用；除此之外，尚有海水鹽差能、海洋生物能、海洋地熱能等，因此，海洋蘊藏著豐富的能源。然而這些能源的開發，目前除了在潮差很大（超過8 m以上）的地區，如法國朗斯（La Rance）及位於韓國京畿道的始華湖，利用建築堰壩（tidal barrage）的方式進行潮汐發電，裝置容量分別達240 MW及254 MW，在技術及商轉上概已成熟外，其他海洋能的應用都還在研發與測試階段，或是測試性的商轉。
　  潮汐堰壩或潮汐潟湖（tidal lagoon）發電因受限於必須具備巨大潮差的天然條件，可遇而不可求，但瀕臨海域或海島型國家或地區，都可視其海域條件開發各種海洋能。例如，英國經過多年的技術研發及在嚴格的水域生態監控下，2008年12月，於北愛爾蘭的StrangfordNarrow（最大流速4.5 m/s）設置了一座潮流發電機組（此計畫稱之為MCT-SeaGen），裝置容量1.2 MW，一直成功的商轉至2016年7月乃依計畫除役，此乃廣為人知的首座潮流發電的成功案例。不僅如此，英國更將海洋能發展目標訂為全國總電量需求的20%，由此可見其對海洋能發展的企圖心，而臺灣東部海域的黑潮發電及海洋溫差發電都具有相當大的潛能，因此如何善用臺灣的海洋環境創造能源永續的契機，是一個值得深入思考的問題。
　  有關海洋能源的開發過去已經談了很多，只是真正能夠實現海洋能應用還是在於商轉的問題。因此本專輯除了探討技術開發外，也進一步探索商轉的問題。當然，黑潮發電及大量汲取深層海水進行海洋溫差發電在技術上仍然有許多困難的問題，但同樣重要的，在技術開發的過程當中，有關商轉的相關問題，如投資規模、裝置容量、財務規劃、發展模式、專案管理等也是成敗的關鍵。例如，日本近年在沖繩縣久米島以海洋溫差發電為能源基礎，搭配深層海水特性發展多目標應用在養殖、生技、生醫、觀光等方面，以達發展成為一個自給自足的綠色產業島的「久米島模式（Kume-jima model）」，就相當值得參考。
　  本專輯共刊出5篇與海洋能源相關之文章。在出版過程當中，承蒙各位作者的用心撰稿並配合主編的要求，希望能夠達到提升本刊物水準的目標，在此表示感謝。惟因出版時程緊迫，難免有疏漏之處，若有不足，尚請讀者見諒包涵。
　

　

　

專輯主編： 劉金源／淡江大學電機工程學系講座教授、海洋及水下科技研究中心主任

　　　　  

　

　

　

　  臺灣大學及海洋大學團隊自民國104年起，在第二期能源國家型科技計畫(NEP-II)資助下，開啟了浮游式黑潮渦輪機（Floating Kuroshio Turbine; FKT) 的相關研發工作，並製作一具800W機型，於臺大工科海洋系試驗水槽中進行拖曳測試，至民國106年為止完成了基本性能驗證並取得設計的關鍵技術。隨後臺大團隊與海洋委員會國家海洋研究院於民國108年共同進行洋流發電機開發工作，至民國111年底完成20 kW機型建置，使用船拖測試驗證性能，並與中山大學、成功大學、昆山科大合作於111年在小琉球執行錨繫測試，驗證FKT之發電效能，測試項目包含機體穩定性、發電機效能、葉片效能、浮力控制系統與錨繫可行性等均已完成初步測試與驗證。目前已規劃於112年赴台東海域進行第二階段錨繫測試工作。為了落實商業化發電的目標，在洋流發電技術上，仍應持續精進以下項目：黑潮發電機實海域長期錨繫測試驗證、機組實海域運轉及併網測試、確認洋流發電技術與經濟可行性、建立洋流能示範電廠等。
關鍵詞：淨零科技，再生能源，水下技術，黑潮洋流，海洋工程
　

　

作者：郭振華／國立臺灣大學工程科學及海洋工程系教授

　 海洋溫差發電運用深層海水與表層海水的溫度差距將其轉換為電能，其發電原理可追溯至1881年法國物理學家d’Arsonval的發想，惟真正小規模、測試性的應用與商轉，如1981年在諾魯發電30kW淨電功率點亮一所學校及2015年在美國夏威夷發電100 kW接上電網等，乃是近數十年來的事。但由於其理論發電效率極低，經評估必須要有10MW以上發電功率才有經濟可行性。然而OTEC需要龐大的資金興建取水設施，與其他發電項目相較下投資報酬率相當低，造成海洋溫差大量發電商轉的困難。雖然如此，在全球暖化導致替代性綠能需求的迫切，以及因碳稅增加非綠能成本，都將促進替代性綠能競爭力的情況下，海洋溫差發電仍然是所有海洋能中最具潛力的發電方式，全球約有近百國家或地區具有溫差發電的條件，包括臺灣。本文將就全球在OTEC發展的歷程進行說明，並以2011年日本發表建立1MW等級OTEC電廠、多段式利用深層海水的「久米島模式」為例，探討海洋溫差發電商轉的可行性。

　

　

　

作者：黃秉益／探索水產科技股份有限公司技術長、

淡江大學海洋及水下科技研究中心研究員

　　　 劉金源／淡江大學電機系講座教授、海洋及水下科技研究中心主任　　  

　

　  臺灣能源98%均仰賴進口，其中煤炭與天然氣合計超過80%，現階段政府在「非核」的政策下，2025的能源配比天然氣佔50%，燃煤30%，再生能源20%，COP27大會公布全球前500大碳排放源，臺灣就佔了五個，包括中火、麥寮電、興達電、中鋼與林口電廠，全球碳足跡統計顯示臺灣人均二氧化碳排放每年10.8噸，排名第九，全球平均是4.4噸【註1】，顯示臺灣未來在淨零碳排的挑戰極為艱鉅，然而行政院已正式宣布2050年達到淨零排放的目標，聯合國秘書長 Antonio Guterres在COP27大會中強調：「為了將地球升溫幅度限制在攝氏 1.5 度，我們必須大力投資再生能源，並切斷對化石燃料的依賴。」【註2】這揭示再生能源的發展將是臺灣在2030年之前的重點，因為充足且穩定的電力供給關係到整個國家的經濟發展命脈；臺灣四面環海，海洋能源充沛，以黑潮(Kuroshio)為例具有終年不間斷且穩定的特性，蘊藏了約4.0GW的能量，另澎湖海域的潮汐概估有200MW的潛能，都提供了極佳的環境發展潮流發電的機會，因此，適度開發將可解決臺灣產業面臨國際供應鏈零碳排要求。然而臺灣雖然在潮流發電的開發超過十年，但仍處於研究階段，由於海洋能機組之發電效益、發電成本與可用率仍待驗證，除持續強化機組技術能量外，產品測試及驗證海洋能系統技術，達到海洋能發電商轉目標，因此本研究除了彙整臺灣發展潮流發電的現況與問題，以法國HydroQuest潮流發電機組與實際發電案例，提供成熟技術與商轉模式參考，以SWOT(強點、弱點、機會、威脅)分析模式研析臺灣發展潮流發電S.M.A.R.T. 原則之可行性分析，雖然臺灣潮差不大，本研究特別以商業模式分析，建議可在特定區域由公司與民間公司，引進國際成熟技術下，採公私協力(PPP模式)方式共同投資潮流發電，期待為臺灣再生能源發展開啟契機。【註1：高爾在COP27打開氣候照妖鏡全球最髒的500個碳排放源：https://csr.cw.com.tw/article/42843】【註2：綠色和平專題報導「COP27 埃及氣候大會閉幕，為您盤點會後5大重點」，2022年11月24日】

　

　

作者：傅旭昇／經濟部標準檢驗局品質管制國家標準技術委員、

社團法人國際企業社會責任學會理事長、瑞福集團顧問

　　   劉金源／淡江大學電機工程學系講座教授、海洋及水下科技研究中心主任

　　   李仕凡／瑞福集團總經理兼營運長

　　

　 波浪能發電（wave power generation）是海洋能的一種形態，具有能量密度高、分布面廣、蘊藏量大等優點，全球有經濟價值的波浪能潛在開採量估計為1∼10億kW，在太平洋、大西洋東岸等中緯度30~40°區域，波浪能可達30~70kW/m，某些地方更高達100kW/m。臺灣有取之不盡、用之不竭的天然海洋資源，周圍海域平均波浪能量大約介於5∼20 kW/m，其中以臺灣東北部和澎湖西北部較具開發潛力，波浪能量大約15∼20 kW/m。波浪能週期、浪高等雖不穩定，但是波浪也具有源源不絕的特性，將海浪的動能及其他水面的波浪能充分開發和利用起來，對緩解能源危機和降低全球暖化將有莫大的幫助。波浪能發電系統是一種對波浪能量擷取與轉換的過程，首先將波浪能量轉為機械能，機械能再轉為電能。依照設置地點又分為岸置型與離岸式兩種不同場域，為了適應各種波浪工況與安裝地點，使得波浪能發電系統的構成與陸地上的發電系統相比複雜許多。目前國內對於波浪能的主要研究皆著重在如何將波浪能量轉換為機械能的轉換器設計，然而波浪能量最終需要實現轉換為電能輸出與併網(電能輸出系統)，而各種電能輸出系統因為發電機與電能轉換系統特性不同，效率亦大不相同，因此是十分重要的研究主題。本文主要針對波浪能發電開發規畫作業中面臨之各種挑戰，從發電系統原理與構成、產業發展成功要素、波浪能開發綜合評估要點等關鍵課題，提出闡述與建議，除提供給波浪能發電系統開發廠商與建置者參考外，亦可作為其他海洋能源之參考。

　

　

　

作者： 莊閔傑／台灣海洋能發展協會理事長、富連海能源科技有限公司技術部經理
　

　　　

　

　

　

　

作者：陳大煒／釜揚科技工程顧問有限公司總經理

　　   臧效義／國立臺灣海洋大學河海工程學系教授