2022-07-22
全球離岸風電產值勢破千億美元！亞洲成增長火車頭！中、日、韓、台搶捕風力發電新商機！
在碳中和的大趨勢下，世界各國對可再生能源的需求不斷增加。相比起太陽能，風力發電被視為更有前景的開發項目，當中尤以離岸風電最受追捧。2021年其市場規模已達273.3億美元（約2,130億港元）；預計未來5年內，離岸風電更會在中國、日本、韓國、台灣帶來更多的商業機遇。但這個因應減碳潮流而崛起的綠色產業，大幅成長後卻可能會衍生另一個環境問題。到底為甚麼會出現如此矛盾的狀況呢？
2029年離岸風電規模逾千億
國際市調機構Precedence Research預估，2029年全球離岸風電市場規模將首度突破1,000 億美元大關，達到1,080億美元（約8,424億港元）；及至2030年，市場產值更會超越1,290億美元（約1兆港元），估計2022年至2030年的複合年增長率將高達18.82%。
根據國際再生能源總署（IRENA）的預測，全球離岸風電總裝置容量將會從2020年的34吉瓦（GW，即100萬千瓦），大幅成長到2050年的1,000GW，增幅逾29倍。由此看來，離岸風電確是極具發展潛力。
其實，「離岸風電」是風力發電的其中一種方式，運作原理跟一般風力發電差不多，都是透過風力帶動風車葉片旋轉，讓風電渦輪機（簡稱「風機」）轉動起來，驅動發電機發電。最常見的風力發電是將風機興建在陸地上，是為「陸域風電」；至於「離岸風電」，則是將風機搭建於海面上。
離岸風場架設工程完全在海上進行，不但需要依靠專門船隻執行組裝，船隻器具的操控亦要有專門技術。（圖片來源：Siemens Gamesa官網）
離岸風機的巨大葉片要利用可吊重1,000噸、吊高100公尺以上的大型海上吊車來進行組裝。（圖片來源：上緯新能源官網）
離岸風力發電量勝陸域風電
由於離岸風力發電場完全架設在海上，所以搭建難度較高，需要使用專門的船隻進行組裝。施工前，開發單位必須針對可能動工地點進行1至5年的開發前勘查，研究當地的風力狀況、地震與颱風等自然災害的潛在風險，評估對魚類作息或鳥類遷徙等的生態干擾，以及水底噪音、施工品質等環境影響。
當評估為可行後，需要先將工程裝隻船固定在海上，跟著執行為期1至2年的海床基樁置入、風機架設、海底電纜鋪設；最後把電纜連接至陸上變電站，將風電併入城市電網。完成後的風機，只要進行定期保養，起碼可以用上20年。當到達使用年限後，風機便需要拆卸和重建、或視乎情況再進行復修，以延長使用壽命。
相較於陸域風場，設置於海上的離岸風場不會對鄰近居民構成影響，而且空間資源也較為豐富。這樣既可以建造更大的風機葉片來獲取更多電力，又可以增加興建高度，避開受到海面磨擦力影響而減弱的氣流，故此離岸風場發電量會比陸域風場更高。
中國離岸風電規模領先全球
歐洲是離岸風電技術的發源地，早於1991年丹麥興建了世上第一座離岸風場「Vindeby」。2016年，全球超過三分之二的離岸風場均坐落於英國、德國、以及丹麥。但時移勢易，現在亞洲已成為全球最大的離岸風場開發地。
根據全球風能協會（Global Wind Energy Council）的《2022年全球風能報告》，未來5年亞太地區離岸風電的新增裝置容量，以中國佔多數，緊隨其後為台灣、日本與韓國。2021年全球離岸風電新增裝機容量成長至21.1GW，新增電量相當於21個核子反應爐；當中80.02%新增容量來自中國，達到16.9GW，遠遠拋離歐洲的3.31GW。
近年中國離岸風電建設之所以出現爆發式成長，與政府的補貼到期有很大關係。中國國家發改委在2018年公告，離岸風電的最後補貼期限是2022年，於是國內風電廠商無不奮力裝機，務求在期限前獲取最多補貼。
在這波裝機潮帶動下，中國離岸風力發電量已超過英國與德國，躍居為全球最大的離岸風電市場，佔據全球總裝機容量的40%，主要分布在江蘇、廣東、福建等沿海省份。惟有不少業者擔心，補貼到期後離岸風電裝機量可能會出現懸崖式下跌，建議地方政府在2022年中央補貼政策退場後，應考慮給予適當的過渡性補貼，讓風電企業有更多因應時間。
Vindeby是全球首座海上風力發電廠，位處丹麥洛蘭島西北方海域，裝置容量為4.95MW。Vindeby於1991年落成，使用約26年後，在2017年被除役拆卸。退役後的風機葉片被回收再造為隔音屏障。（圖片來源：Siemens Gamesa官網）
中國最大規模離岸風電項目「江蘇沿海第二輸電通道」現已投入服務，每年可向長江三角洲地區輸送300億千瓦時的電能，能夠滿足一座大城市的用電需求。（圖片來源：翻攝China Current官方影片）
台灣擁有最多潛在良好風場
建立風力發電的首要條件當然是良好的風場。根據國際工程顧問公司4C Offshore的評估，全球排名前20的風況觀測地中，有12個坐落於台灣，因此台灣是發展離岸風電的良好場所。受惠於夏季西南氣流與冬季東北季風，竹南、彰濱、恆春、以及澎湖沿海皆是理想的風電落腳點。以澎湖地區為例，每年平均風速就高達每秒9.7米以上。
2018年，台灣政府公布「離岸風力發電規劃場址容量分配作業要點」，著手推行離岸風電大規模開發。隨後，台灣展開三階段的離岸風電政策規劃，第一階段為「示範風場」，第二階段為「潛力場址」，第三階段則為「區塊開發」；其中首階段的示範風場「Formosa 1」已於2019年底全數安裝完成，總容量達128百萬瓦（MW）。
台灣政府設下目標，2025年全島建成1,000部風機，合計發電量達5.7GW，足夠供給393萬戶家庭一整年使用。不過，受新冠疫情所累，過去兩年離岸風電施工進度落後於原先規劃。幸好自2022年4月起，各廠商已全力投入搭建風機，希望可以追回進度。
海洋竹南風力發電場（Formosa 1）坐落於台灣苗栗縣竹南鎮龍鳳漁港外海約2至6公里處，為台灣首座正式營運的離岸風場，由台企上緯國際跟沃旭能源等外資企業共同投資興建。（圖片來源：維基百科）
蜆殼與Coens Hexicon攜手創立風電開發公司MunmuBaram，前者擁有80%股權，後者則持有20%；而Coens Hexicon則是韓國COENS和瑞典Hexicon共同組成的合資企業。（圖片來源：Shell官網）
日本力推離岸風電替代核能
有鑑於2011年的311大地震引發福島核電廠危機，日本政府近年大力推行風電計劃，作為核電的替代方案。2021年，日本通過第六次策略能源計劃，希望到2030年可再生能源的發電比重增加到36％至38％，當中離岸風電裝置總容量要達到10 GW；到2040年離岸風力的發電量更要提升到30至45GW。
同時，日本又積極跟外國企業合作，共同開展離岸風電項目。2021年 8月，德國萊茵再生能源（RWE Renewables）跟日本關西電力公司簽署協議，攜手研究在日本沿海發展浮動式離岸風電的可行性。2022年3月，英國石油（BP）與日本丸紅株式會社締結策略性聯盟，專注於日本離岸風電開發。
與日本相鄰的台灣，其海域屬於淺海區域，水深約為20至25公尺，適合設置鑽入海床的固定式風機；日本海域則屬於較深區域，水深大多在50公尺以上，只適合採用建於浮動平台上的浮動式風機。及至 2021 年底，全日本已有2,574座風力發電機，可見日本推動風電替代核電的努力。
關西電力的可再生能源部署將以海上風電為發展重心，希望到2040年可以在日本開發出500萬千瓦的風電。（圖片來源：關西電力官網）
韓國擬建世上最大離岸風場
為實現2050年成為零碳排放國，韓國政府定下目標，可再生能源的發電比重要從2017年的 7.6%，提高到2030年的20%，當中離岸風電裝置總容量要達至12GW。2021年3月，韓國宣布投資48.5兆韓圜（約2,910億港元）築建世上最大的離岸風電園區，總容量上看8.2GW。
該計劃集結韓國各領域的精銳公司，組成風電國家隊來執行，當中包括：韓國電力公社、建築商韓華建設、能源企業SK E&S、重工業集團斗山重工、風機塔座製造商CS Wind、以及船隻與鋼管製造商Samkang M＆T等。
此外，韓國也有拉攏外資企業合作，以縮短開發風場的學習曲線。2021年9月，英國石油商蜆殼（Shell）跟Coens Hexicon在韓國成立合資公司 MunmuBaram。新公司計劃在韓國東部蔚山市外海65至80公里處，興建裝置總容量達 1.4GW的浮動式離岸風場，預計落成後每年發電量可達4.65兆瓦時（TWh，即10億千瓦時），足以供電給100萬戶家庭。
葉片難回收易生大量廢棄物
然而，隨著亞洲與歐美多國爭相搶建離岸風場，日後當風機陸續退役後，卻可能會產生大量葉片廢棄物，構成另一個環保問題。英國劍橋大學估算，及至2050年全球廢棄葉片將會超過4,300萬噸。
事實上，風機葉片回收一直是困擾風電業者的頭痛問題。葉片含有難以回收處理的玻璃纖維增強型複合材料（Glass-reinforced Polymer Composites），加上每家廠商的葉片設計各有不同，以致拆卸與分解變得非常困難，故此大部分廠商只會直接焚化、或索性掩埋這些廢棄葉片，讓風電蒙上不環保的污點。
為解決此問題，零廢棄葉片研究項目（The Zero Waste Blade Research，ZEBRA）於2020年 正式啟動。由法國凡爾納國際研究中心（IRT Jules Verne）、材料公司阿科瑪（Arkema）、能源企業Engie、以及美國通用電氣子公司LM Wind Power等組成的團隊，埋首研究如何用可回收材料來製造風機葉片。
LM Wind Power現正針對ZEBRA可回收葉片展開結構壽命測試，考驗證葉片性能，然後將於2022年12月進行葉片報廢後回收再造方法的驗證。（圖片來源：LM Wind Power官網）
可回收葉片產業正在醞釀中
2022年3月，ZEBRA團隊成功研製出100%可回收葉片的原型。這支葉片採用阿科瑪的熱塑樹脂Elium製作而成，只要透過特殊的化學分解方法，便可以把樹脂完全解聚，並將樹脂與玻璃纖維分離，轉化為新的原始樹脂與高模量玻璃纖維，以供循環再造。
另一方面，風機大廠西門子歌美颯（Siemens Gamesa）於2021年9月宣稱，推出了一款名為「RecyclableBlade」的可回收葉片。該公司位於英國的葉片工廠正在生產這種葉片，供應給2022年夏季施工的德國Kaskasi離岸風場使用。這裡將安裝38座風機，配備81米長的可回收葉片。
除西門子歌美颯外，其他風機巨頭如沃旭能源（Orsted）與維斯塔斯（Vestas）等均承諾，2030至2040年建造的風機都會裝配100%可回收葉片；再加上企業的減碳需求日增，現存風機日後也有可能逐步更換成可回收葉片。由是觀之，大規模發展可回收葉片材料似乎已是勢在必行了。
ZEBRA團隊成功製造出長達62公尺的可回收葉片，可透過化學處理100%回收，解聚材料轉化為原始樹脂，重新再造成其他產品，有助實現百分百零廢棄（Zero-waste）風機的目標。（圖片來源：LM Wind Power官網）
西門子歌美颯與萊茵再生能源將會在德國北海的Kaskasi離岸風場，安裝和試驗RecyclableBlades可回收葉片。（圖片來源：Siemens Gamesa官網）
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