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風力發電是澎湖的願景

海洋大學教授 郭金泉

目前台灣約百分之98的能源仰賴進口,而且原油一直扮演著提供台灣主要能源 (>百分之50)的角色。今年國際原油價格已飆漲至每桶美金六十元的歷史新高,加上以限制溫室氣體排放、遏止全球暖化現象為宗旨的國際協議「京都議定書」今年開始執行,台灣雖非聯合國會員國,也非議定書締約國,然而由於台灣的能源政策及產業結構,勢必也會受到衝擊。

為避免台灣自身產業可能受到的管制及直接衝擊;同時,身為地球村成員,台灣也應承擔共同但程度不同的責任,以善盡地球村一分子的責任,促成全球永續性的經濟發展,能源的節流開源應是不二法門。因此台灣除了積極推動節約能源之外,落實省能措施,研究符合國際潮流,減少排放溫室氣體的新能源,開發綠色再生能源:太陽能、風力發電、生質能等綠色產業,將是大勢所趨。

再生能源種類繁多,諸如小水力、風力、太陽能、地熱、海洋溫差、波浪、潮汐及海流等,但在技術成熟度及經濟性等方面而言,風力發電是目前技術最成熟、最具經濟效益的再生能源發電。風力發電完全依賴自然風,既不消耗其他能源,不會產生空氣污染物,也不會排放CO2 ,是一種乾淨的再生能源。

風的形成是因地球的自轉和太陽熱輻射不均所造成的空氣流動。因此風力發電沒有燃料成本,其主要的成本為資本設備成本,約佔總成本的75%~90%和一般性的消耗與折舊問題。一部良好運轉的風機在使用它的20~30年限中所生產的電量,是製造、維修、運轉和拆除此部風機所耗能源的80倍。現今的風機在風速降低至每秒2.5公尺即可運轉。隨著風力的增強,風機的控制系統會將產生的電力穩定在預定容量內,控制電力的穩定度。甚至透過電子變速推進器,可使葉片改變轉速,維持既緩慢又持續的速度(每20秒轉一圈),增加機器的效率,也不會成為飛禽的攪拌機。風機在風速每秒25公尺時會自動停機保護風機,躲避颱風。新一代的風機採用直接傳動不用齒輪,大量減少所發出的震動和噪音,運轉時的馬達聲,甚至低於週遭環境的刮風聲。

發電機的設計由座落於塔頂的葉片和傳動系統、剎車及其他精密的微處理器組合在一起,不須高壓電塔兩次變電所進行輸配電。風機可由維修人員以手提電腦遠距遙控操作。一台風機可以一天搭組完成,風機維修時當機時間極短(遠比化石燃料工廠短),維修費用更便宜。

風機在風場佔用不到百分之1的面積,其餘百分之99的土地仍可被充分利用。現代化的整體電力系統的供給強調穩定性。風機雖被詬病不穩定,僅能當輔助性能源的致命缺點,透過能源的小型、分散、多元化並且與電力網(power grid)併聯調度,把各地區獨立豐碩的能源接軌,不但可以穩定各地區的用電及降低供電成本,而且可以充分發揮開發各地能源的效益,而一舉解決不穩定的問題。總之隨著全球風機生產規模的快速擴大,風力發電機的成本不斷地下滑,目前已達到可與傳統燃油發電成本相抗衡,且更低於天然氣的發電成本。因此風力發電成為世界各國爭相發展的當紅產業,有其必然性。

目前澎湖地區屬於獨立供電系統,完全以燃油火力發電,總裝置容量約為130MW(130,000千瓦),但澎湖現今夏天的用電尖峰負載只用約總裝置容量的一半(59,000千瓦=59MW),冬天更低,僅需45MW,發電裝置嚴重閑置,用電成本明顯偏高(3.27-3.85元/度)。

為了維持與台灣相同的電價,台電2000年度售電量270百萬度,營運虧損約8.8億元;2001年度售電量291百萬度,年度營運虧損達10.5億元。依台電15年用電成長率以4.8%計算期間虧損成長率,預估至2005年虧損將約21億元,累計台電虧損將高達232.3億元。

因此,未來隨著澎湖地區用電的成長,勢必需增設電廠供應用電,且年度虧損亦將持續攀升,中央政府亦必需持續補貼此虧損,來維持與台灣一樣的電價。

至於用水方面,由於澎湖先天水資源條件不佳,年降雨量極為稀少(1000公厘),七萬常駐居民每天日常所需二萬五千公噸的民生用水,僅靠5座地表水厙及一座地下水庫收集有限的雨水,佐以抽取地下水及借助海水淡化廠維持。每年每當颱風臨門卻不降雨時,水庫就馬上乾涸見底,全縣旱象窘現。一旦觀光旺季來臨,民生用水馬上吃緊,必需由台灣三日兩航次,以每度水成本高達160元的運水船治標式的運水應急。深層地下水占澎湖水資源供水比例50%以上,由於長期大量抽取已嚴重鹽化且多不堪使用。馬公本島的海水淡化廠採用逆滲透法,日造水量為一萬公噸,雖因每噸淡水之製造成本高達63元(每度水成本約40元)以上,且會產生高濃度鹽份及帶著微量化學成份的排放水,有可能影響海洋生態,但因淡水供給量不足,而且比水船運的水便宜,海淡化水仍是主要之民生用水。目前海水淡化廠每生產1公噸水消耗4.3-4.5度電,每日製造1萬公噸之海水淡化廠,每天需消耗 43,000-45,000度電,相當於1.792-1.875MW的電力。

企圖開發利用澎湖風能之歷史甚早,由七0年代早期國人自製放置於白沙鄉後寮村簡易的單隻風車開始,歷經望安鄉七美村兩部台電研發的小型風車機組,直到2001年方於白沙鄉中屯村引進德國四部先進的大型風機(0.6 MW=600KW=600千瓦=600瓩)進行試驗,累積數十寒暑的經驗,澎湖風能之開發利用技術和經驗己漸臻成熟。

2000年由台電投資能源會補助的此四部風機,原本預期施工1年5個月,卻提前2個月竣工。三年(2002~2004)來由設置於澎湖中屯四部總共2400千瓦(=2.4MW)的風力機組應證,四部機組每年保守估算約可生產1000萬度之電量,以台電再生能源回收價格二元估算,可獲得二千萬元之售電費用(目前風機平均發電成本每度約1.9元)。

中屯四部風機的發電效益(風能轉換及效率)高達35%,遠超過麥寮,與世界各國20-40%的發電效益相比亦名列前矛。由此預計每部機組的成本八年即可回收,而每部機組的使用年限卻可長達20至30年。雖然台電宣稱位於澎湖本島之尖山柴油火力發電廠每度發電成本為1.63元,若把尖山火力發電廠購地、築港、建廠時間,人事管理費及排放污染物(二氧化碳空污、油污、溫排水),破壞海洋生態等環保及社會等的成本內部化,再徵收碳稅,則無污染的風力發電無疑將是比柴油火力發電更便宜的一種能源。

事實證明由於澎湖中屯四部風力發電機運轉情況優異,台電業已於2004年底完成澎湖中屯二期擴建計畫(再增四部0.6 MW風機共2,400瓩),並將在湖西南北寮再增加六部機組,預計於2005年完成商轉。澎湖二級離島每度發電成本由12到38元不等。由此可見位處偏僻的台灣各離島,燃料成本昂貴,若在各離島結合風力發電與柴油發電機組,併聯供電,不但可以馬上節省燃料、而且降低發電成本,有立竿見影之效。

根據經濟部能源局的評估台灣本島的新竹湖口、關西台地的部分山區、中南部海濱及離島,都很適合風力發電。尤其澎湖列島地處台灣海峽,介於台灣國高聳的中央山脈與中國福建省崇山峻嶺之間的開闊海面,東北季風通過此管型的台灣海峽更會產生風力加速效應。根據經濟部能源局研究台灣風能密度分析結果也顯示,台灣地區距離海平面50公尺的平均高度是具有最有效益的風力發電高度,而澎湖是全台灣開發風力發電最有效益的地點(50公尺高度年平均風速達7公尺/秒,風能密度高達600W/平方公尺以上)。

工研院能資所估算澎湖地區陸上最多可裝置645座1000千瓦的風機(645MW),澎湖人囗嚴重外流,駐軍銳減,廢耕農地、廢棄軍營、公有土地尤其是軍事用地廣大閒置,喪葬用地偏高,因此土地取得相對容易,若以保守三分之ㄧ可使用陸上面積估計,則澎湖陸上有約210MW的潛力。澎湖潮間帶的面積約是陸地的一倍,一般海上風力優於陸域,因此若再考慮加上離岸式(off-shore)風場,在在顯示澎湖縣是發展風力發電的最佳場所,前途不可限量。

當今之際澎湖不僅不應該在再生能源發展列車缺席,而且應該積極爭取舖設澎湖至台灣的海底電纜(據估計若連接至嘉義約55公里只需投資74億元),如此澎湖就可廣設風力機組大規模的發電,藉著和台灣供電系統併聯,不僅能穩定澎湖的供電,而且亦可販售此風力權,招攬風力機組製造維修相關周邊廠業進駐澎湖,成立適合島嶼永續發展的再生能源公司,從事研發燃料電池、太陽能、海洋波浪、溫差發電等綠色環保再生能源的高科技產業。

澎湖人也可以利用這些風機旋轉所產生源源不絕的廉價能源來淡化海水、經營溫室精緻農業、做花卉盆栽育種、水產養殖、畜牧甚至燃料電池等無污染產業。增加台電的盈餘,解決縣庫拮据之窘境,造福縣民,甚至能爭取海外市場商機。同時利用這些風機兼具擋風牆的功能,在避風處廣植防風林,防止海沙之吹失,綠化澎湖。雄偉高聳、設計新穎、造型多姿的風機更是現成的地景藝術和觀光景點,引進有世界風情各具特色的歐美農舍小型風機,開創澎湖旅遊的新契機。