海面上的超大型離岸風機，是抵御氣候變遷和提高能源自主的瑪利亞之墻嗎?
本文由第二期能源國家型科技計劃(NEP-II)能源政策之橋接及溝通小組贊助，泛科學策劃執(zhí)行。
從千年前的風車磨坊，到今日海邊偶爾可見的風力發(fā)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(fā)電在發(fā)電過程中不排碳;建置完成后，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(nèi)，風力發(fā)電必然是個需要積極開發(fā)的能源選項。
然而，風力發(fā)電因為利用風的能量，除了會有因風速影響而有不穩(wěn)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(qū)域的用電量有所幫助。
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(shù)是利用深度在60m以內(nèi)的海床，在海床上打入海底基樁，并在基樁上架設風機。同時也鋪設海底電纜，并視狀況來架設海上變電站與氣象觀測塔，最后將電纜連接回陸上變電站，并入陸上電網(wǎng)。
由于設置于海域上，對于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VestasV164風力發(fā)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，國際能源總署(IEA)更預估在2020年時，風機的直徑將發(fā)展至252公尺。
從離岸風機的開發(fā)架設流程來看，開發(fā)單位首先須針對可能開發(fā)的地點，進行1-5年的開發(fā)前調(diào)查，此階段的調(diào)查需要研究當?shù)氐娘L能狀況、地震與臺風等自然條件，評估如鳥類遷徙等生態(tài)特色，以及水下噪音、施工質(zhì)量等環(huán)境影響;以及因地制宜尋找或設計適宜技術(shù)與設備。
當評估可行后，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。安裝完成后的風機，還須持續(xù)提供如同汽車定期保養(yǎng)的「運維工程」，預計這些風機至少可使用20年。當然，當使用年限到了之后，這些離岸風機也需除役拆除，或是視情況重建或延役。
樂觀成長的國際趨勢
這些技術(shù)的進展與產(chǎn)業(yè)的成熟，伴隨著對環(huán)境的重視與經(jīng)濟考慮的投資。近年來，全球陸域風力或是離岸風力都有著穩(wěn)定的成長。全球風能理事會(GWEC)預估，2015-2018年間全球風力發(fā)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，就占了全球總量的77%。
2014各國離岸風機裝置容量排行
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(yōu)勢來自于英國緊鄰北海與大西洋，是歐洲風能潛力最佳的區(qū)域，英國貿(mào)易投資署(UKTI)預計在2020-2030年間，英國的離岸風機開發(fā)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(tǒng)石化能源、支持低碳能源的能源法草案[10]。經(jīng)濟層面上，也由政府出面修改電力市場機制、提供財務支持、并說服銀行提高融資意愿，并規(guī)劃綠色投資銀行(GreenInvestmentBank)來協(xié)助離岸風機業(yè)者取得資金。然而英國并沒有制造離岸風機機組的產(chǎn)業(yè)，但英國本土企業(yè)利用過去強勢海權(quán)而打下的海洋工程基礎(chǔ)，在海事施工、海底電纜布纜與制造、整體工程承包監(jiān)制上都有雄厚的經(jīng)驗與規(guī)模作為發(fā)展離岸的良好基礎(chǔ)。
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(fā)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(fā)電、生質(zhì)能與其他再生能源搭配來達成完全使用再生能源的目標。
