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2024 年荷蘭離岸風電創新指南 Dutch Offshore Wind Innovation Guide 2024
2024
Netherlands Enterprise Agency
https://english.rvo.nl/sites/default/files/2023-11/KiCdPayqFKa36nM1EBHlRdiJwgIneUZgPPy3N0_Q6KI.pdf
荷蘭的離岸風電產業能迅速成長,主要歸功於兩大重要因素:首先,能源成本持續降低,特別是能源均化成本(Levelized Cost of Energy, LCOE),這使得離岸風電在競爭中脫穎而出;其次,政府政策支持是該國強勁表現的另一大推力,特別是在鼓勵創新和降低環境衝擊上,政策誘因促使荷蘭企業更積極開發和採用高效、環保的技術。荷蘭在公私部門密切合作方面樹立了典範,因地制宜善用該國獨特地理優勢和技術專長,設計、建設並維護風電場。荷蘭政府不僅為技術創新提供支持,更積極促進創新技術的全球應用,協助其他國家發展離岸風電產業。

一、荷蘭離岸風電政策
荷蘭離岸風電成果豐碩,明確的政策支持可謂功不可沒,荷蘭政府依循永續成長能源協議(Energy Agreement for Sustainable Growth)架構,制定出一系列強勁的再生能源發展政策,確保再生能源的市場穩定性,提供長期發展路徑圖,為企業和投資者提供規劃依據。

其能源政策主要著重在以下面向:

(一) 長期目標設定:荷蘭政府制定了到2030年和2050年的再生能源裝機容量目標,2030年的目標是21GW離岸風電裝機容量,而2050年長程目標則是加速達到70 GW。設定具體目標不僅為荷蘭國內能源轉型擘畫方向,也為全球市場帶來技術和政策示範。

(二) 激勵措施:為了加速離岸風電發展,荷蘭政府採取多元激勵措施,像是再生能源支持補助「刺激永續能源生產計畫」(SDE++計畫)(the Stimulation of Sustainable Energy Production),以紓解開發者的財務壓力,使產業相關計畫能以較低風險推進。

(三) 電網基礎設施:荷蘭政府積極投資建置離岸電網之基礎設施,並通過TenneT等國有電網運營商確保風電場與國內電網連接。對基礎設施的全力支持與投入將為離岸風電計畫提供了保障,有助於該國離岸風電產業的穩定成長。

二、離岸風電創新技術
荷蘭在離岸風電領域中的技術創新動向,與風電場的建設、安裝、營運和維護息息相關,致力於提升效率、降低成本以及減少環境衝擊。主要亮點技術如下:

(一) 無噪音打樁技術
傳統離岸風電場建設工法,常使用打樁技術將風機基座固定於海床上,施工會產生強烈的噪音,對海洋生物與周邊生態系統造成嚴重衝擊。藉由優化施工設備與工序,荷蘭有效減少施工過程中的噪音,降低對環境的干擾。例如,利用大型氣泡帷幕(big bubble curtain)有效阻擋噪音傳播,進而保護海洋生物的棲息環境;以震動舉升技術(Vibro Lifting Tool, VLT)或水力方式,取代傳統撞擊的打樁方式,降低打樁的噪音,並減少對海洋環境的影響。

(二) 低成本單樁安裝(monopile installation)技術
單樁式是歐洲離岸風機支撐結構最常見的水下基礎形式,其安裝技術直接影響風電場的成本和效率。荷蘭的創新低成本單樁安裝技術,能有效縮短施工時間,並降低整體基礎建設成本,提升整體效率。例如,滑接單樁技術(Slip joint monopile installation),利用滑動接頭避免傳統精確定位的需求,可容易在安裝過程中調整單樁與基座之間的相對位置;無轉接段的單樁配置(TP-less monopile configuration),直接將風機安裝在單樁上,減少了連接部位的潛在風險及材料和施工成本。

(三) 浮動式離岸風電
隨著離岸風電場設置地點越來越遠離沿岸,傳統的固定基礎技術已不敷使用,浮動式風電技術則順勢而生。該項技術將風力發電機安裝於漂浮平台上,使風電場可建設在風力更強更深的海域(水深超過50公尺的深海區域),進一步開拓了風力資源版圖。例如:荷蘭新創公司TouchWind開發直徑6公尺的一體式轉子浮動式風力發電機,並使用由3D列印技術和當地材料製造的生態混合錨,2023年已進入測試階段。

(四) 離岸太陽能技術
荷蘭也在探索將太陽能技術應用於離岸能源生產的潛力,離岸太陽能板可與風力發電機結合使用相輔相成,實現更加穩定的能源供應,尤其在風速較低的情況下仍能保持發電能力。風力發電通常受限於風速,離岸太陽能技術能夠截長補短,在風速低的時候提供補充能源,進而平衡電網供應。例如:Oceans of Energy在荷蘭Hollandse Kust Noord離岸風場內建置全球首個在高波浪條件下的離岸太陽能電場,並結合電池儲能、電解製氫,預計於2025年完工,屆時每年將產生至少3.3 TWh的潔淨能源。

三、離岸風電製氫技術
荷蘭在離岸風電技術上的另外一項亮點,則是在結合離岸風電與氫能領域。氫能被視為替代傳統化石燃料的最佳選擇,特別是在重工業(如鋼鐵製造、化工、煉油廠等)和交通運輸(如氫燃料車輛)。2023年,荷蘭政府宣布在瓦登群島北部(Ten Noorden van de Waddeneilanden)建置全球首座大規模離岸氫能生產基地,計畫到2031年建設完成。該項目預計將利用風電場生產氫氣,最終實現500MW的製氫產能。

製氫工序分為兩種方式:陸上電解和離岸電解(Onshore/ offshore electrolysis)。陸上電解意指將風電通過電纜輸送到岸上,然後進行電解產生氫氣;而離岸電解則是在離岸風場附近直接進行製氫,以減少電纜傳輸過程中的能源損耗,並提高經濟效益。根據荷蘭的發展計畫時程,在2030年前,該國仍以陸上電解產氫為主力。然而,隨著風電場逐漸遠離海岸,未來更多的氫氣生產將依賴於離岸電解系統。荷蘭插旗製氫技術成果斐然,得益於能源政策驅動,政府除了為氫能技術研發挹注資金,亦積極推動相關基礎設施建設。該國國家電網運營商TenneT已提出了一項名為「目標電網」(Target Grid)的計畫,旨在將離岸風電場與陸域電網以及未來的氫氣管道系統相連,落實能源高效輸送與儲存。

值得注意的是,荷蘭正在建立綠氫生產基地,啟動了多項示範與前導計畫,涵蓋陸地製氫與離岸氫氣生產設施的建置,並在技術研發上展現出色成果。此外,離岸氫能生產還兼具多重優勢,例如:氫氣可利用現有管道基礎設施進行輸送,較電纜輸送電力更具效益。再者,氫能的儲存與運輸方式相對彈性,能平衡風力和太陽能的間歇性。且氫氣製程不受季節變化影響,可全年穩定供應。荷蘭在風電與氫氣生產技術上的整合,奠定該國離岸風電創新穩健的領先地位,更為他國帶來見賢思齊的正向引導作用。隨著氫能技術臻于成熟,未來離岸風電場將不再僅侷限於提供電力,還可直接生產並輸送氫氣,大幅改變全球能源供應模式。

四、結論
荷蘭離岸風電技術在在無噪音打樁、浮動式風力發電技術和單樁安裝上已取得重大突破,插旗製氫技術使其能源系統更加永續與彈性。展望未來,該國將拓展無人駕駛技術,探索如何利用無人機和自動化技術執行離岸風電場的檢測和維護。荷蘭離岸風電的另一個技術亮點為持續增加風機規模,風機葉片變得更長、渦輪機發電能力也有感提高,降低整體安裝和維護成本。此外,風電場的運營與維護,透過導入數位化技術應用,強化預測性維護,預判可能會出現的故障,減少設備停機時間並確保運作穩定。另外配套儲能技術,離岸風電場在能源需求低谷時將剩餘電力存儲起來,並在需求高峰時釋放,提升風力穩定性,以利未來做為基礎能源的使用。
陳霈
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