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離岸風電水下基礎適用性及國際應用現況初探

分類 | 產業動態

作者 | 王滄榮(台灣經濟研究院副研究員)

關鍵字 | 離岸風電、水下基礎

內文:

離岸風電案場設置時,會視海域深度而選用不同類別的水下基礎,目前發展最為成熟的歐洲風場之主流的水下基礎為「單樁式」,次多為「套筒式」。

離岸風電水下基礎類別

離岸風電水下基礎之用途在於將上部荷重傳遞至海床,目前應用類別主要分為單樁式(Monopile)、重力式(Gravity)、三腳式(Tripod)、套筒式 (Jacket)及三樁式(Tri-pile)等型式(圖1)。另外,如在離岸較遠、水深達50公尺以上區域,設置離岸風電時則可採浮動式(floating)基礎,但因此技術的發展仍未達到成熟階段,故目前國際上設置案例尚不多。

水下基礎適用性

海洋深度一般可分為三類:淺海區(0~30公尺)、過渡海域(30~50公尺)和深海區(50~200公尺),各類海域選用的水下基礎型式亦有所差別。以淺海區為例,多採用單樁式及重力式基礎,此二類亦是離岸風電發展初期最早採用的基礎型式,目前又以單樁式基礎的應用多於重力式,因在海深超過10 公尺之區域,為了承受氣流、海流、波浪等動態載重,重力式基礎之重量、施工難度及成本將明顯增加。

過渡海域及深海區的基礎選用則包括單樁式、三腳式及套筒式,若離岸風電裝置容量較大、海深大於30公尺,則三腳式及套筒式基礎在成本上較具優勢。浮動式基礎目前於國際上之應用多屬示範案場,用於裝置容量較大、海域較深(例如超過50公尺深)之區域。

國際應用概況

根據國際再生能源研究機構REN21最新報告,統計至2018年為止,累積離岸風電裝置容量以歐洲占比最高(約79%),離岸風電之供應鏈及設置與運維亦以歐洲最為完整且成熟。以歐洲風能協會(WindEurope)統計之離岸風電採用基礎類別來看,2018年度設置案中以採單樁式者最多(74.5%)、其次為套筒式(24.5%,119案),兩者占比合計達99%,其餘類別數量則不多。基礎之最大供應商則為EEW(49%),占當年度設置量近一半,SIF(32.5%)及Steelwind Nordenham(7%)則分居2、3名。

而就歷年累積設置案數量而言,歐洲迄今有81.5%(4,105案)採單樁式基礎、8%(403案)採套筒式,其次為重力式及三腳式基礎;而浮動式基礎迄今僅9案,占比約0.2%。顯見單樁式基礎仍是目前離岸風電採用之主流,套筒式應用數量雖居第2,但近年已有明顯增長。

結語

離岸風電之水下基礎的施工難度及成本會隨海深增加,故開發時在基礎類別的選擇至關重要,此外尚須考量其他設置條件,如海床地質、地理環境(如颱風及地震的強度與頻度)、上部機組荷重等皆為評估要素。以歐洲設置經驗來看,單樁式及套筒式基礎仍將是發展主流,類似條件的案場開發方式及經驗將可作為我國借鏡參考之用。

(圖文完整版請至首頁下載全文PDF)

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