海流能

海流能 (Marine Current Energ)
國立臺灣師範大學海洋環境科技研究所彭書憶研究生/國立臺灣師範大學地球科學系吳朝榮副教授責任編輯

海流能發展潛能 由於海洋佔地球表面積之百分之七十，其每天接收極多的太陽能，加之潮汐與地球自轉24 小時運轉，因此海流能可視為間接的太陽能。根據評估顯示，全球海流之總能源通量 (total energy flux) 約為 2.8×1014 (280 trillion) watt-hours，因此海流能可謂是無窮資源。

若所有的海流能被用於發電，海流將停止移動；但事實上，受限於海流之尺寸與大小，僅有少部分之海流能被控制及被運用於發電。若以海流能發電，其優點眾多，例如不須花錢買能源、將可24小時連續供電、不怕原料缺乏、無環境污染與土地問題，加之容易操作(僅需少數人員即可操作)，因此以環境永續的觀點視之，海流能十分具有吸引力。

以臺灣四面環海，海洋面積廣大，海流運動充沛的特色觀之，臺灣十分具有發展海流發電之潛力。 海流渦輪機 整體而言，目前所發展之海流渦輪機，依照主軸與水平面的相對位置，其結構可分為水平軸渦輪機(horizontal axis turbin)與垂直軸渦輪機(vertical axis turbin)兩類。以上兩類之渦輪機皆有測試之案例。

(1)水平軸渦輪機:其結構類似於風力渦輪機，目前已有10KW之模型機進行測試；於英國正建立300KW之示範電廠。為了增加流速與功率輸，目前也有於渦輪片上周遭架設集流器(concentrators or shroud)。
(2)垂直軸渦輪機:包含拖曳式(drag)及升力式(lift)渦輪機兩種，其中升力式渦輪機較具發展潛力；而最知名之例子為垂直軸Darrieus渦輪機，其具有三片或四片機翼頗面之葉片。目前已有單座模型廠進行測試，其包含於日本Kurushima海峽測試之5KW Darrieus渦輪機。此外，加拿大目前也裝置數座垂直軸渦輪機於潮汐圍欄內，並計畫於菲律賓裝置30MW之示範廠。 臺灣海流狀況臺灣西岸為臺灣海峽，而東岸則屬於太平洋，因為地理環境之不同，故海流狀況也不相同。總體而言，臺灣鄰近海域的海流主要是以西岸的臺灣海峽海流及東岸的黑潮洋流所組成。以接近表層（水下20 公尺）的海流為例，平均的流向主要是以東北流為主，流速也都超過50 cm/s，但是有相當明顯的季節性與空間的變化，尤其是西岸臺灣海峽內的海流，不過位於東岸的黑潮洋流其季節性變化則相對較低且流速較強，洋流經過的海底水深也甚深，為較適合進行海流發電的場址。

關於黑潮，過去之研究顯示：

(1)黑潮源於北赤道海流，沿菲東岸北流至臺灣東部； (2)黑潮於臺灣東岸流幅寬約100 餘公里，流速約 1 m/s； (3)黑潮影響深度淺於1000 公尺； (4)黑潮北流至宜蘭外海，受海脊阻擋，分二支，主流東轉沿琉球島弧北流，分支直接越過海脊沿臺灣東岸北流； (5)黑潮主軸有季節性變化，冬天近臺灣東北岸，夏天離臺灣東北岸較遠； (6)黑潮向北輸送量約 20~30 Sv； (7)主軸沿臺灣東岸終年向北流，其支流有時也會繞過臺灣南端北上臺灣西岸，黑潮流速流量，分佈的寬度及深度會有季節性變化。

因此，黑潮以流速强、流幅窄和厚度大而著稱。根據1998 年 4 月下旬與 1999 年 6月下旬於蘇澳、綠島與蘭嶼三個探測海域之斷面，蘇澳以東的黑潮平均有3.3 GW 及 1.35 GW 的總蘊藏能量為最高；其次是綠島海域的南北兩斷面共 1.1 GW 及 0.44 GW；最少的是蘭嶼附近海域(南斷面、南斷面及西斷面)，總蘊藏能量為0.87 GW 及 0.23 GW。由此可知黑潮之能量蘊藏情形。

參考資料
唐存湧，黑潮 台灣http://www.ccsh.tp.edu.tw/taipei-earth/study/oceantw.htm#sec5
海流資料庫http://140.112.65.17/odbs/Physics/adcp/15_stick.html