海洋能五種發電方式
海洋蘊含龐大能量,全球潛力超過 120,000 TWh/年,但目前全球裝置容量僅約 500 MW,尚處於早期發展階段。
| 類型 | 能量來源 | 成熟度 | 代表案例 |
|---|---|---|---|
| 潮汐能 | 月球引力造成潮汐漲落 | 最高 | 法國 Rance、韓國始華 |
| 波浪能 | 風力驅動海面波浪 | 中等 | 多種原型測試中 |
| 潮流能 | 海峽 / 海底水流 | 中等 | 蘇格蘭 MeyGen |
| 海洋溫差 | 表層與深層海水溫差 | 較低 | 夏威夷 NELHA |
| 鹽差能 | 河口淡鹹水鹽度差 | 最低 | 挪威 Statkraft 原型 |
潮汐能(Tidal Barrage)
利用潮汐漲落的位能差驅動渦輪發電。
- 特點:高度可預測(可精準預報未來數十年潮汐時間)
- 設備壽命:100 年以上
- 代表案例:
- 法國 Rance 潮汐電站:240 MW(1966 年運轉至今)
- 韓國始華湖潮汐電站:254 MW(世界最大)
- 限制:需大型攔河壩,對河口生態影響大
考試重點:潮汐能是五種海洋能中可預測性最高、技術最成熟的類型
波浪能(Wave Energy)
利用海面波浪的動能與位能發電。
三種主要技術
| 技術 | 原理 |
|---|---|
| 振盪體式(Oscillating Body) | 浮體隨波浪上下運動驅動液壓或發電機 |
| 越波式(Overtopping) | 波浪翻越斜坡進入高位水庫,水頭差驅動渦輪 |
| 振盪水柱(OWC) | 波浪推動封閉氣室中的空氣驅動氣渦輪 |
- 能量密度高(每公尺波前 30-60 kW)
- 挑戰:極端海況下的生存性、設備維護困難、海洋腐蝕
潮流能(Tidal Current / Tidal Stream)
利用海底水流的動能驅動水下渦輪發電,類似「水下風力發電」。
- 條件:流速需達 ≥2 m/s
- 代表案例:蘇格蘭 MeyGen — 計畫總裝置容量 398 MW
- 優勢:不需大壩,對環境影響較小
- 台灣潛力:澎湖海域潮流、黑潮(Kuroshio Current)
海洋溫差能 OTEC
OTEC = Ocean Thermal Energy Conversion,利用表層暖水與深層冷水的溫差發電。
- 條件:表層水溫 25-30°C vs. 深層水溫 4-5°C,溫差需 ≥20°C
- 效率:僅 3-5%(熱力學限制,但來源無限)
- 附加價值:
- 深層海水可用於空調冷卻(SWAC)
- 深層海水富含營養鹽,可發展海洋深層水養殖
- 副產品:淡水(海水淡化)
考試重點:OTEC 需溫差 ≥20°C,效率 3-5%,附帶冷卻與養殖價值
鹽差能(Salinity Gradient)
利用河口處淡水與海水的鹽度差異產生的滲透壓能量。
兩種核心技術
| 技術 | 原理 | 特點 |
|---|---|---|
| PRO(壓力延遲滲透) | 淡水透過半透膜滲入鹽水側,推動渦輪 | 技術較成熟 |
| RED(逆向電透析) | 鹽度差驅動離子通過離子交換膜產生電位差 | 無機械運動件 |
- 全球潛力:理論上每年可產生 2,000 TWh
- 挑戰:膜材料成本高、生物淤堵(biofouling)
五種海洋能比較
| 項目 | 潮汐能 | 波浪能 | 潮流能 | OTEC | 鹽差能 |
|---|---|---|---|---|---|
| 可預測性 | 最高 | 中等 | 高 | 穩定 | 穩定 |
| 成熟度 | 最高 | 中等 | 中等 | 較低 | 最低 |
| 環境影響 | 攔河壩大 | 小 | 小 | 小 | 小 |
| 成本 | 中等 | 高 | 高 | 高 | 最高 |
| 台灣潛力 | 澎湖 | 東北角 | 黑潮 | 東部 | 河口 |
台灣再生能源最新數據
裝置容量(2025 年 9 月)
台灣 RE 總裝置容量:22.19 GW
| 類型 | 裝置容量 | 占比 |
|---|---|---|
| 太陽光電 | 15.1 GW | 68% |
| 風力發電 | 3.28 GW | 15% |
| 水力發電 | ~2.1 GW | 9% |
| 生質能 | ~0.1 GW | <1% |
| 地熱 | <0.01 GW | <0.1% |
| 海洋能 | — | 尚未商轉 |
2030 年目標
- 太陽光電:31 GW
- 離岸風電:13.1 GW
- RE 占比目標:2025 年 20% → 2050 年 60-70%
排序
太陽光電 » 風力 > 水力 » 生質能 > 地熱 > 海洋能
考試重點:台灣 RE 約 22 GW、太陽光電占 68% 為最大宗、2030 太陽光電目標 31 GW
範例考題
Q1:下列何種能源不屬於海洋能? (A) 潮汐能 (B) 波浪能 (C) 風力發電 (D) 海洋溫差能 答案:C(風力發電屬於大氣能源,非海洋能)
Q2:海洋溫差發電(OTEC)需要表層與深層海水溫差至少多少? (A) 5°C (B) 10°C (C) 20°C (D) 30°C 答案:C
Q3:截至 2025 年,台灣再生能源總裝置容量約為多少 GW? (A) 10 GW (B) 15 GW (C) 22 GW (D) 30 GW 答案:C
Q4:台灣目前裝置容量最大的再生能源類型為? (A) 風力發電 (B) 太陽光電 (C) 水力發電 (D) 生質能 答案:B
Q5:五種海洋能中,可預測性最高的是? (A) 波浪能 (B) 潮汐能 (C) 海洋溫差能 (D) 鹽差能 答案:B
Q6:潮流發電的水流流速條件至少需要? (A) 0.5 m/s (B) 1 m/s (C) 2 m/s (D) 5 m/s 答案:C
Q7:鹽差能的 PRO 技術全名為? (A) Power Reverse Osmosis (B) Pressure Retarded Osmosis (C) Proton Reaction Oxidation (D) Passive Renewable Output 答案:B