浮式基础离岸风能被视为是离岸风能的未来,毕竟目前主流的固定桩式基础有水深的限制,浅海风场很快就会饱和,日后势必往更外海发展,但是主流的固定基础离岸风能成本已经来到具有经济效益、可跟化石燃料火力发电竞争的地步,浮式基础若要接班,起码也要达到同样的经济效益,在外海施工成本居高不下的情况下,浮式风能该如何突破呢?
英国的海洋电力系统(Marine Power Systems)、丹麦的浮式发电厂(Floating Power Plant)、挪威的远洋电力(Pelagic Power)这些浮式基础离岸风能企业,英雄所见略同:既然打造一个浮式基础所费不赀,让它相对便宜的办法,就是同一个基础上,把所有发电技术都结合在一起。既然位于海上,最显而易见的结合目标,就是各种海洋能源,包括波浪、潮浪、潮流、海洋温差发电等,此外还可结合部分太阳能发电。
盖一个平台,让很多种发电方式一起分享基础建设,分摊下来,建设费用就相对便宜了,这是一个很直观的想法,不仅锚定浮式平台共用,电力传输线也可并在一起。美国离岸平台开发商捕获能源(Excipio Energy)设计一款浮式平台,搭载单支 10 百万瓦(megawatt)风机,另外同时设置波浪发电、锚定发电、海洋温差发电,可再额外增加 19 百万瓦发电容量。
海洋能源大多还在起步阶段,不管是波浪、潮浪、潮流、海洋温差发电,目前的均化成本都还高得吓人,要能不在萌芽阶段就胎死腹中,只能想办法搭上相对主流的便车,与浮式基础离岸风能共用浮式平台,是各种海洋能源能快速下降开发成本的希望,开发潮流发电的西马克亚特兰提斯能源(Simec Atlantis Energy)认为:起步阶段还无法达到规模经济的新能源,必须要创新找各种办法来降低成本,若是基础建设能和其他技术合并使用,将对发展上有相当大的助益。
借由多元化电力来源,弥补依靠风能发电的靠天吃饭问题
除了单纯的共用基础建设以外,合并海洋能源还有其他好处,那就是借由多元化电力来源,弥补纯粹依靠风能发电的靠天吃饭问题。离岸风能,尤其是目标设定于更远洋的浮式基础离岸风能,其风力由于不受陆地的地形地物影响,并不会像陆上风力一样不稳定,一般视为“准基载”,但是仍会随着季节与日夜有所变化,再搭配海洋能源之后,即使在风力小的时节,也能继续稳定供电,提升整个装置的容量因数,让资本投资相对更划算。
不过,在同一个平台上装设多种不同发电方式,显然会增加整个系统结构的复杂性,增加不可预测的系统故障风险,另外,把好几种目前仍然都很昂贵的发电方式合在一起,到底成本能降低到什么程度?光要靠基础建设分摊来把成本降到具有经济效益,可能还远远不足。
因此另一种想法是:不如结合风能与太阳能两种成熟的科技,德国的感知电力(Sinn Power)原本是波浪能源开发商,如今思考的是,在浮式基础离岸风机的风基之间扩展平台,在平台上铺设太阳能电池,再结合波浪能源,不过 8 成的电力都会来自太阳能。感知电力的 5 百万瓦发电容量平台,有小型风机、太阳能电池与波浪发电,预计均化成本为每度电 0.06 ~ 0.12 欧元(约新台币 2.05~4.1 元)。
感知电力表示,当前的成本仍然不可能与既有的主流离岸风能相比,不过若能模组化,未来可望达到经济规模。感知电力以外,丹麦的浮式发电厂也在测试 8 百万瓦风机搭配 3.6 百万瓦波浪发电的平台,若初步测试的结果符合共用基础能降低成本的假想,未来将可看到浮式基础离岸风能与各种海洋能源共生的情况。虽然原理上如此,不过,浮式基础离岸风能本身也还在萌芽阶段,要让其他海洋能源搭便车,还有很长的路要走。
- Developers Look Beyond Floating Wind to Hybrid Power-Generation Platforms
(首图来源:Marine Power Systems)