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全球風力發電擴大應用技術發展現況 [趨勢新知]
種類:其他公告  發布單位:技術處  發布日期:2023-05-17 15:30
作者:吳秉洲/工研院

一、淨零碳情境提升風力發電需求

在聯合國氣候變遷綱要公約(United Nations Framework Convention on Climate Change,UNFCC)框架下,COP 26主辦國英國於2019年6月宣布將2050年前達到溫室氣體淨零排放的承諾納入氣候變遷法,也成為第一個把淨零碳排目標入法的G7國家,「淨零碳(Net Zero)」讓世界各國紛紛提出各種技術以達目標。從技術應用角度可歸納成能源供給、能源應用、固碳及負碳、及其他等類別。在淨零碳發展趨勢,對風力發電裝置容量的需求將提高,但可預期未來風場開發將面臨以下發展障礙。由於風況優良且易於開發的場址已不易尋覓,未來將面臨開發困難,必須擴大可應用場域,如陸域往山區、離岸向深海擴張,所需技術能量應隨之調整。

二、陸域風電擴大應用技術概論

我國在陸域風電裝置量不如離岸風電裝置量,主因受限於陸域風場可設置面積有限,容易影響原本地目使用。若暫不考慮可設置面積,在印度風能和太陽能資源豐富,透過風能和太陽能共構可以增加電網穩定性和可靠度。其自2018年宣布印度風能暨太陽能混合動力(Wind-solar hybrid, WSH)政策,風能、太陽能技術各需至少占比33%,使印度截至2021年9月已累積6.2GW風能暨太陽能混合電力專案得標。

三、既有離岸風場擴大應用製氫技術

在淨零碳的情境下,國際能源總署(IEA)指示淨零排放的關鍵策略,其中即包含提高再生能源和開發氫能。此外因俄烏戰爭影響歐洲天然氣正常供應,更加深各國強化能源自主的意識,使得再生能源製氫受到更高關注。另從2023年3月已公布的「臺灣2050淨零排放路徑藍圖」中亦可得知提高再生能源裝置,再加上氫能,都是落實淨零排放的必要手段。國際現階段離岸風電製氫仍處在發展初期,許多國家及業者相繼投入規劃,逐漸形成不同的發展模式。

四、離岸風電整合海上製氫技術(新創試驗)

H2RES和HT1計畫是利用既有離岸風場採取不同策略的製氫模式,此外英國和法國均有投入創新試驗架構設計於海上製氫,以下分別介紹英國Dolphyn計畫及法國新創公司Lhyfe海上電解製氫,這兩個計畫均為浮動式離岸風電搭配海上製氫整合系統。

(一) Dolphyn計畫

首先Dolphyn(Deepwater Offshore Local Production of HYdrogeN)計畫是由英國永灃環境管理顧問公司(ERM)主導開發,將於北海開發浮動式離岸風電與海上製氫的整合系統,並經由既有天然氣管線將氫氣送回陸上氫氣接收站,再分配給加氫站、住宅、大眾運輸及港口/碼頭/工業等基礎設施使用,如圖3所示。採用美國Principle Power公司之WindFloat®浮動式平台,在平台上部署 10MW 大型風機整合質子交換膜電解槽(Proton-exchange Membrane Electrolyzer Cell, PEMEC)電解技術。ERM也和英商海德益有限公司(Offshore Design Engineering, ODE)合作,其為英國石油、天然氣和再生能源市場的國際工程承包商,在Dolphyn計畫負責海水淡化裝置、電解槽接口、儲氫裝置、備用動力裝置和輸出管線的設計。

(二) Lhyfe新創公司計畫

除了英國Dolphyn計畫之外,總部位於法國,2017年成立的新創公司Lhyfe是一家為交通和工業提供可綠氫的生產商和供應商,其生產基地及其商業項目管道提供工業綠氫,並進入以環境保護為導向的良性能源模式。

五、結論

我國積極發展再生能源以達淨零碳及能源自主目標,再生能源政策又以增加離岸風電裝置量為首要,在風力發電裝置容量的需求不斷提高的情況下,可預期未來風場開發將面臨以下發展障礙,風況優良且易於開發的場址已不易尋覓,未來將面臨開發困難,必須擴大可應用場域。本文涵蓋陸域風場及離岸風場的擴大應用,歐洲國家除了加速風場建置以外,也積極發展離岸風電搭配陸上製氫和海上製氫,但仍在萌芽階段,建議我國可依產業技術能量,開發並驗證可行的技術與商業模式,輸出國際爭取全球商機。

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更新日期:2020-04-28

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