圖：海洋深層水發電原理與利用 (感謝Rex協助 Sketch 的制作)
海洋溫差發電（Ocen Thermal Energy Conversion, OTEC）的原理是利用低溫的深層海水和表層海水的溫差發電，低溫海水能夠將發電設備中的工作氣體（氨氣或是冷氣機中常用的冷媒）凝結成液體，液體經過加壓幫浦後，溫度高的表層海水能夠氣化工作氣體，推動發電機發電。
OTEC屬於再生能源，深層海洋水與表層海水終年保有一定溫差，因此可以24時全年無休的發電，可以作為穩定的基本電力來源（base flow），因此相較於太陽能或是風力發電，OTEC有很大的發電優勢。
OTEC也沒有使用大量貴重金屬，相較於製造太陽能板使用的稀有元素Indium，大規模推廣OTEC不會受到稀有金屬的限制。貴重金屬的預計使用年限(2010)
然而OTEC尚未普及也是有原因，初期的投資成本高，1MW 的電廠投資金額大約7億台幣，因此台灣政府目前沒有大力推廣，然而隨著技術成熟，價格勢必也會下降，舉例來說，大口徑的海洋深層水管則是一個技術瓶頸，大發電量的電廠（10MW 以上），需要大量深層海水，水管的寬度要大於2.5米，長度需要3-5公里才能取得1公里深的海洋深層水，目前台灣有五座深層海洋水的管線，隨著管線安裝的經驗增加，安裝失敗的風險也隨之減少。
OTEC 發電的核心發電機組有不同的技術，開放式的ORC、封閉式的ORC、半封閉式的ORC循環發電機，其中以封閉式為主流，目前工研院已經有自製 ORC循環發電機的能力，能夠生產250 kW以下的發電機組，成本也是國外技術的一半，目前也在開發更大型的機組中，技術成熟是可以預期的。
OTEC 另外一個靈魂物件是熱交換器，尤其是大量的低溫海水要將冷媒的熱吸收，交換器需要達到高品質，台灣的熱交換器生產技術已經達到一定水平，也有公司也有協助瑞典的廠牌作生產。綜合台灣地理位置、ORC開發技術、管線安排技術、與熱交換器生產技術，台灣應該很有產力發展成 OTEC 技術的輸出國家。
OTEC雖然初期投資成本高，但是電廠的規模越大，每度電的成本越低，因為管線鋪設與設備的成本到達MW以上後，增加的幅度大量減少。台灣離岸風力發電是目前政府想要推廣的目標（千架海陸風機計劃），但是大規模的離岸風力發電成本高，不會有OTEC的遞減效果，而且西部海岸的離岸風機承受颱風威脅的能力也尚未明朗，OTEC必須作為另外一個再生能源的考量。
OTEC是否有受到颱風威脅的問題呢？颱風的威脅主要來自海浪沖擊，OTEC的管線大約都埋在海平面下方15公尺以下的位置，因此避開岸上波浪、漂流木侵蝕的影響。
海洋溫差發電可以分為岸式的發電或是離岸式的發電。岸式發電機組有許多優勢可以分散投資的成本：
- 再利用發電後升溫的深層海洋水（水溫度依舊是15度以下），作為冷氣的熱交換冷源，尤其是應用在旅館、機場、醫院、溫室等大型的冷氣空調，將能有效省下可觀的電力
- 經過逆滲透處理之後，可以生產乾淨的飲用水
- 化妝品也可以利用海底深層的礦物質製作
- 海洋深層水也含有較多的磷酸鹽，可以養殖藻類作為生質燃料的來源
台灣經濟部東部深層海水創新研發中心的這個網頁也有說明台灣深層海水的使用狀況
No comments:
Post a Comment