10月初,在小琉球外海。一艘工作船上載著數十位學者與工程師,他們緩緩將一架鮮黃色、乍看之下猶如雙螺旋槳飛機的設備浸入水下,至水深約3米處,兩支螺旋槳開始急速轉動,帶動設備中的發電機,穩定發出電力。
這是台灣第一座黑潮發電渦輪機,是國家海洋研究院過去3年的心血結晶。假設這一台發電機一整天發電24小時,發的電力可供給40個小家庭一整天用電。


台灣第一座黑潮發電渦輪機,技術領先全球。(國家海洋研究院提供)
然而,這座20噸重、6米高的實驗渦輪機,雖然只有20KW(瓩)的裝置容量,進度卻已經領先全球。
因為放眼世界,海洋能發電都還沒有成功商轉案例。但在台灣急切需要綠電的當下,鴻海旗下公司富鴻網也成立新能源部門,宣示將與國海院共同開發黑潮發電,未來計劃建立裝置容量30MW(百萬瓦)至120MW的水下「黑潮電廠」。
台灣2050淨零規劃中,再生能源佔比上看6成。「海洋能」的分工與願景直到2022年12月,在經濟部能源局的社會溝通會議上,才正式被提出。
根據簡報資料,至2050年的海洋能設置目標,在1.3GW(十億瓦)至7.5GW之間,最多相當於3.5座核三廠的裝置容量。
而終年流經台灣東邊海岸的黑潮,過去大家只知道會帶來鯖魚、黑鮪魚、飛魚等豐富漁獲。
「黑潮的能量,是被忽略的寶藏,」國家海洋研究院院長陳建宏說,黑潮是全世界第二大的洋流,僅次於墨西哥灣流,流量是亞馬遜河的100倍大。而全球洋流發電發展進度最快的團隊在美國、日本與台灣。
國家海洋研究院院長陳建宏表示,台灣海洋條件這麼好卻淪為邊緣,因為「關愛眼神主要都在光電和風電,」海洋能發電須迎頭趕上。(邱劍英攝)
然而,在國海院團隊,卻有一位研究員,已經鑽研黑潮發電超過23年,他承繼的是前東家老董的遺願。
國海院「鋼鐵研究員」,有23年黑潮發電技術
「歡迎來到海產中心,」國海院海洋產業及工程研究中心助理研究員李傳宗博士開玩笑說。儘管他才剛到國海院一年,他卻可說是台灣最熟悉海洋發電的男人。他前一份工作,在萬機鋼鐵做了27年退休。
在工業界談起高雄萬機鋼鐵,幾乎無人不曉。台灣的化工廠與大型工廠,幾乎不是中鼎就是萬機蓋的。創業董事長白俊彥多年前發下宏願:公司每年盈餘至少25%要投入新事業研發,於是從1999年就研究洋流發電,曾多次下水試驗,投入資金數十億元。李傳宗是研發的領頭人之一。
2022年9月,就在國海院的黑潮發電機下水測試之前不久,白俊彥董事長卻過世了,沒能見證他的心頭肉開花結果。
在國海院延聘下,李傳宗決定加入團隊,延續20多年黑潮發電的使命。為了做到最好,國海院結合了研究海洋的第一把交椅,包括中山大學海洋環境工程學系特聘教授薛憲文、陳陽益、李忠潘,以及台大工科海洋學系教授郭振華。
有人負責水下渦輪機的設計,有人負責渦輪機在海中的佈放,數十公噸重的渦輪機,要能抵抗水深40米的龐大水壓,堅固到一滴水都透不進去,又不能太重,必須抓到巧妙的平衡點。
然而,這群海洋科學教授儘管懂海,電力卻不是他們的專長。
他們能讓渦輪機下水、順利發電,但要把功率可能不穩的電力集中傳輸到岸上,甚至升壓、進到電網,卻是門外漢。
終於,在2022年中,一場能源局的會議上,發生了命運的交會。
富鴻網「新能源推手」,經手無數發電工程
鴻海集團旗下的富鴻網團隊,過去兩年鑽研波浪發電,甚至花了一整年跟3個港口取得防波堤的原則同意函。在能源局會議上做完簡報後,海洋研究院團隊主動來接洽。
「過往我們主要是設計渦輪發電設備,電力不是我們的強項,」李傳宗指出,富鴻網長年專注研究電信、通訊,和電力效率。
一邊懂海,一邊懂電,剛好是互利的組合。
海洋能發電,須同時結合懂海又懂電的知識,終於促成國海院與富鴻網雙強聯手。(國家海洋研究院提供)
國海院與富鴻網從2022年8月開始談,9月就簽訂MOU,宣示攜手合作推動海洋能源科技研發。
富鴻網是什麼來頭?2014年才成立於鴻海集團內,過去主力業務在打造智慧城市、工業物聯網與智慧農業服務,大部份客戶都是鴻海集團內部,主要專業涵蓋電信、傳輸、網路、工程等。
他們會從電信走向發電,其實跟一位專案經理有關。
陳瑞德掏出兩張名片,一個是鴻海集團中央網通服務總處資深專員,另一個是富鴻網智醫物聯整合組專案經理。
「還有一張還沒印好,」他說。2023年元月起,富鴻網將成立新能源發展部,由陳瑞德擔任部長。
他的經歷眾多。曾經歷任和信集團、做過高雄85大樓的營造與弱電系統整合,和信水蓮山莊2000戶網路社區、亞太電信網管,也是安裝台大癌醫質子治療機的監控專家。他在富鴻網近10年,有8年都在研究新能源。
為何富鴻網會對電力有興趣?
挑戰艱鉅,「我們波濤洶湧,岸邊卻在玩SUP」
陳瑞德說,電力備源管理是富鴻網的基本日常作業,再加上5G及網路資料中心(IDC)機房用電求擴增,如今碳權需求已變成剛需,必然要設法增設自備再生能源產出。
過去幾年,陳瑞德深入研究過太陽能、沼氣發電等各種發電方式,會決定投入波浪發電與黑潮發電,是發現除了台灣海洋條件佳,尚無企業投入有成,在全球也都還沒有商轉案例,富鴻網有機會贏在起跑點。
再加上,不像地熱得鑿百米深井探勘,黑潮能24小時發電,水下發電的效率是空氣發電效率的100倍,而且風力時有時無,水則是全年無休。更重要的是,有機會開發出台灣自主的技術能量。
為了明確展示對新能源的野心,富鴻網原本的策略暨綠能發展處,將進一步改制為綠能發展處,下轄新能源部,明確投入海洋能等再生能源的開發。
鴻海2022年對外宣示,2030年實現「辦公室據點」100%淨零排放目標,以及2050年淨零排放的終極目標,鴻海集團對於綠電的需求將逐年成長。
鴻海集團表示,富鴻網開發的黑潮綠電,如果有機會,也希望能成為鴻海綠電的來源之一;此外,黑潮發電,其電力會先經過儲能形式,再回售台電,所以未來也有機會跟鴻海集團的相關儲能規劃結合。
富鴻網會與國海院兩相合作,除了因為國海院團隊的水下渦輪機已經實海測試可發電,還有個極為重要的因素,就是國海院的官方身份,能跟官方溝通無礙,縮短在海域進行發電測試須取得許可的時間。
然而,眼前當然還有很多挑戰。
例如李傳宗說,今年10月在小琉球8天,就讓團隊親身感受到海洋的不確定性。團隊一開始看氣象報告,流速只有每秒0.6米,但到了測試現場卻發現每秒1.5米,造成技術上的挑戰。
「我們在海中間波濤洶湧,但是岸邊的人卻在玩SUP,」他生動形容,強調每天都得修正研究假設。
拚商轉,開創領先全球的新發電方式
等到2023年夏天,團隊預計做更多實海測試。陳建宏表示,目標是讓發電機組沉到黑潮流域500米深的水域做長期測試,較貼近黑潮發電的實際情境,為將來裝置容量500KW機組測試做好準備。
跟日本相比,台灣研發洋流發電的腳步並不算慢。然而,過去十年,日本共投入約27.7億台幣,測試100KW機組;台灣則是在7年間投入約1億台幣測試20KW機組。相較之下,台灣投入的資源少得多。海洋條件這麼好卻淪為邊緣,陳建宏苦笑,「關愛眼神主要都在光電和風電。」
台灣目前洋流發電關鍵技術可說與美日同列領先群,「但商業化進程還須迎頭趕上,這也是跟鴻海合作未來的機會點,」陳建宏說。
然而,從0到1的這段路是最辛苦的。要開創出全世界領先的新發電方式,談何容易?但就猶如射月計劃,如果有朝一日克服重重挑戰做成了,這會是研究團隊最大的獎勵。
(責任編輯:吳廷勻)