陸上組合省時省錢,離岸風能成本可望減少 37%

作者 | 發布日期 2017 年 12 月 01 日 7:30 | 分類 能源科技 , 風力 follow us in feedly

陸上風能價格開出低價已經從新聞變成家常便飯,如今風能產業著眼的,是離岸風能是否也會走上一樣的快速減低成本路線?這個問題看來是肯定的,除了風機不斷往高大化發展的趨勢相同,整個產業也不斷思索在每個環節如何更有效率的節省成本。美國能源部資助德拉瓦大學發表的最新研究認為找到一個可大幅降低成本的辦法:若是將離岸風機的組裝工作其中一大部分改在陸上進行,將可大減成本 37%。



主導此一研究者為德拉瓦大學地球海洋與環境學院教授威烈‧坎普頓(Willett Kempton),他同時也是無碳能源整合中心的研究總監。研究的重點為垂直整合的思考,打破過去單一環節思考,而以整個計畫案為總體來思考何為最快速最便宜的辦法,雖然提升陸上組裝程度會增加在碼頭環節的成本,但是卻能在海上施工環節節省更多成本,總體來說可省下更多經費。

德拉瓦大學此項研究以 10 百萬瓦(megawatt)風機,基礎採用沉箱工法(而非鋼樁)為研究標的,目前雖然 10 百萬瓦風機尚非一般離岸風能計畫的標準,不過在風機規模快速增大的趨勢下,10 百萬瓦規模風機在不遠的未來很快就將成為商用主流,以三菱維斯塔斯(MHI Vestas)而言,2017 年 5 月完工上線的英國利物浦灣波寶灘離岸風場計畫第二階段,已採用 8 百萬瓦風機,目前即將於美國南卡羅來納州克萊門森大學測試其 9.5 百萬瓦風機機組。

相較於過去沉箱與風機組合都在海上施工,研究假想將風機機艙一直到沉箱的大部分構件都在陸上施工,總重量將達 2,500 公噸,然後移到特製模組化碼頭上,這種特製碼頭本身具有推進力可移動到海中,之後由超大型吊船將整個完工組件吊上船,運載到外海的風場施工點,然後將沉箱沉入海中,立起風機。

有助解決《瓊斯法案》障礙

研究認為,這樣的工法可適用於美國東岸大部分地區、歐洲的北海,以及全球其他水深不超過 60~80 公尺深的海域,唯一的限制是施工基地港口必須直通大海,不能有橋梁阻礙。美國目前正要發展離岸風能,面臨缺乏專業施工船隻等重要產業環節的窘境,但此研究認為,若是採用新工法,劣勢可能成為優勢,因為新工法大幅減少海上施工所需的時間、成本,以及所需要的特殊船隻數量,所需要的吊船結構比各種特殊風機施工船隻單純,因此造價也較低。

美國還遇上另一個特有問題,那就是保護主義下誕生的《瓊斯法案》,限制只有美國籍、美國造、美國船主、美國船員的瓊斯法案船隻,才能在美國港口間運載貨物,這使得歐洲造的工作船無法從美國港口直接運載料件與補給品到離岸風場,而美國工作船不僅數量稀少,更貴得離譜,新工法迴避了特殊工作船的問題,有助於美國離岸風能產業解決《瓊斯法案》的障礙。

由於海象變幻莫測,海上施工往往受到天候阻礙而拖延工期,若是將大部分施工改在陸地上進行,可大幅加快計畫完工時間,目前在海上安裝一支風機,需要 10 小時到 3 天時間,「看天吃飯」的影響太大,若是改採新工法,每個施工基地港,每年可安裝完工 1 吉瓦(gigawatt)規模的離岸風場。

在船隻、工期等考量下,研究發現,採用新工法,將可望能減少 37% 施工成本。另一方面,此種工法也能適應離岸風能產業風機越來越大的趨勢,當風機規模擴大至 20 百萬瓦時,透過進一步工業化陸上組裝階段,所節省的成本將能超過 37%。不過該工法的限制是只能採用沉箱工法為基礎。

雖然提出可能的新工法,但是否真能如預期中的節省時間金錢,尚需實際付諸實行驗證,德拉瓦研究團隊表示已收到產業界的合作意向,可能將先進行 2、6,或 8 風機的小規模測試,之後擴大到 50~100 風機規模。

離岸風能產業在過去就已經大幅降低成本,風能開發商沃旭能源(Ørsted,丹能集團改名而成)在過去 20 年間致力於建立標準化整合一貫流程已增加施工效率、降低成本,過去 7 年中,在歐洲的案件中已經降低成本達 63%。不論德拉瓦大學的研究是否能進一步降低離岸風能成本,可以肯定的是,還會有更多創新工法想法,不斷降低離岸風能的安裝時間與成本。

(首圖來源:pixabay)