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離岸風電是未來趨勢產業!沃旭帶來上兆元投資,創造彰化在地就業機會

2020.01.07
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數位時代/陳映璇

離岸風電運維工作在做什麼?海上的工作環境又是如何?《數位時代》專訪沃旭能源亞太區風場運維總監,揭開離岸風場如何應用數位科技,維持 25 年穩定運作的秘密。

彰化外海的台灣海峽,擁有全球最佳的風場,吸引 3 家外商進駐插旗,是台灣離岸風電的一級戰區。2025 年離岸風電 5.7GW 設置目標,除了帶來上兆元投資外,更重要的是創造在地就業機會。

負責開發大彰化風場的沃旭能源,與彰化在地大葉大學合作推動離岸風電師徒制,培養風場在地運維種子人才,希望讓更多人知道:「離岸風電是一個有前景、重視人才的產業。」沃旭能源亞太區風場運維總監嚴安叡(Andreas Munk-Janson)說。

沃旭能源是全球離岸風電龍頭,據《彭博》新能源財經 2018 年資料統計,沃旭能源全球開發的風場裝置容量達 8.9GW、市占率 28%,位居全球之冠,在丹麥、英國、德國等地都有風場。

近年來,沃旭能源把重心放在亞太市場,嚴安叡今年接下亞太區風場運維總監,被外派到亞太總部台北,首要任務就是籌組台灣在地的運維團隊。嚴安叡表示,沃旭在風場運維做了許多數位創新管理, 優化風機機械、工作環境、數據 3 大領域,這也是為何沃旭可以在全球的風場競賽中贏得領先 。
 

免攀爬風機,無人機、機器人輔助維修檢查

在地運維工作分為現場、行政團隊。現場管理的工作,包括海上風機預防性維修及保養;行政則負責採購、保固、風場運維優化。而且各地的風場數據資料都會回報沃旭丹麥總部的實驗室,進行數據分析,確保風場運維能保持在最佳狀態。

優化運維最重要的是—— 提升風機的產能,降低風機停下來的時間,生產更多的電力,因為只要風機轉動,就能帶來電力、電費的挹注 。

在機械面上,過去檢查風機葉片裂痕,技術人員需攀爬 20 米高的風機,修理可能就要花上一天的時間,也就代表風機一天無法運轉。 現在透過無人機,只要 18 分鐘,就可清楚拍攝葉片是否有裂縫,還能遠端遙控機器人做維修。

即便需要出動人力做現場檢修,現在透過「懸吊」的方式取代攀爬,懸吊系統上裝有感測器,能偵測海浪的浮動,在滑落地面時可以更安全。

此外,風機內的所有零件都裝上感測器,當風機在運作時,資料能回傳到陸上的控制中心,技術人員透過一台 iPad 就能遠端調整風機,藉由數位化提升工作效率。

運維船就像小型郵輪,直升機接維修人員換班

未來沃旭建造的大彰化風場離岸 35 至 60 公里,由於距離較遠,在岸邊肉眼幾乎看不見風機,光是是航行到風場的位置就需要花上 3 小時,維修人員會在海上待上數周的時間。

因此沃旭將採用大型運維作業船(SOV),又稱作飯店船,船上會有遊戲室、運動間、電影院等,能讓維修人員可以「待在」船上生活,也會搭配 2 至 3 艘人員運輸船(CTV),方便在海上移動維修。船上人員採輪班制,還會使用直升機來幫員工換班。

而風機維修技師,和一般大眾認知的「黑手」不同,雖然同樣做機械維修,但離岸風電的從業人員,在丹麥被視為具專業性質的行業。嚴安叡解釋,發展離岸風電,不僅是綠能產業的升級,連同工作環境也能被升級優化,希望能吸引台灣更多年輕學子投入。

嚴安叡強調,離岸風電運維不是曇花一現的產業,而是一個可以維持 25 年以上的穩定工作,風場運維一定要「在地化」,因此能夠帶動當地就業機會。

引進雙都卜勒雷達,蒐集風場大數據

沃旭首次在台灣建造離岸風電,又是第一次接觸亞洲的環境,無論地理、氣候條件都與歐洲的經驗不同,沃旭事前做足準備。

首先為確保適合台灣的機械設計,包括風機、基樁都是特別針對台灣海峽、氣候條件量身打造,當遇到颱風、地震時,確保整支風機是足以抵擋的。

其次,需累積大量的風場氣象資料,沃旭特別引進雙都卜勒雷達,這套系統是目前風力量測領域最先進的科技,主要搜集 2019 年完工的台灣首座離岸風場海洋風電的氣象資料,作為 2025 年併網的大彰化風場維運參考。

以往是在單支風機上安裝量測儀器,搜集單點的數據,但雙都卜勒雷達系統有「兩顆雷達」,分別設在新竹、苗栗沿岸,可以呈現 3D 立體觀測資料。未來沃旭會將數據分析建模,與氣象局、大學、研究機構合作,強化海上風能預報的準確性,並有效調配風場運維的作業時間;同時也能了解離岸風場對於電網的影響,因應再生能源越來越多時,有助於台電的電網調節。

2019 年起沃旭積極在彰化、台中、高雄大舉徵才,釋出大彰化離岸風場建造及運維工作;也啟動離岸風電學徒計畫,同年在大葉大學招募相關工程領域 12 名學生,在大四實習月薪就超過 4 萬元,受訓及格後還有機會成為正式員工,待 2022 年大彰化離岸風場第一階段完工商轉,成為沃旭在地運維的第一批生力軍,年薪達百萬元水準。

嚴安叡表示,他有信心與台灣同事籌組在地的運維團隊,盼成為亞太地區最佳典範。

 

將你的體溫化為電力?穿上這款 T-shirt,變身「自產電超能力者」

編譯:蘇郁晴

你也有通勤上班、上學邊聽音樂時,手機突然沒電的困擾嗎?這件融合番茄皮和奈米碳管(carbon nanoparticles)製成的 T-shirt 不但能利用體溫產生電能,未來還能替我們的手機充電,免除攜帶行動電源的麻煩。

為了不浪費運動時身體所產生的熱能,西班牙馬拉加大學(University of Málaga)和義大利技術研究院(Italian Institute of Technology)的研究員們依「熱電效應」(thermoelectric effect)設計了一款 T-shirt,能夠利用我們走路、跑步或從事任何運動時,體溫與外在環境冷空氣間產生的溫差產生電能。

我們的日常生活中有很多熱能運作的案例,例如,太陽的熱能溫暖大氣層、爐灶的熱能將水煮至沸騰。儘管如此,「浪費熱能」的例子也不勝枚舉,如機械與電的作用過程、人類的日常活動等所產生的熱能都直接散發至環境中。(同場加映:倫敦地下鐵回收「廢熱」為家戶供暖,有望降低全國近一半能源消耗

事實上,我們可以藉由熱電效應的原理使用這些熱能,將溫差轉換為電壓。當兩個導體相互接觸,而其中一端已受熱時,電子(electrons)就會移向較冷的那端,並產生流通於電路(circuit)的電流(current)。

有些布料也具導體的效果,能將溫差轉換為電力來源。研究團隊表示,就如同這件 T-shirt 利用我們身體熱能與環境的冷空氣製造電力。

奈米碳管、石墨烯、奈米纖維取代不適用的熱電材料

一般而言,熱電材料會自汽車或工業過程中回收廢熱,其中,得以將熱能轉化為電流的材料通常是稀缺且對環境不友善的,與金和鉑同等稀有的碲(tellurium)就是其中之一。

分子生物研究院(Department of Molecular Biology)及西班牙馬加拉大學生物化學所的成員之一 José Alejandro Heredia,以及撰寫《Green Biocomposites for Thermoelectric Wearable Applications》的其中一名作者皆表示,這些熱電材料都相當昂貴、堅硬且有毒,並不適合用於穿戴式裝置。

於是,Heredia 和其他研究員們致力於找出兼具彈性、可生物分解、可穿戴式,且能透過熱電效應作用的材料。而價格較低且廣為使用的奈米碳管(carbon nanoparticles)、石墨烯(graphene)和奈米碳纖維(carbon nanofibers)便是解答。

由番茄皮製電子織物,實用、經濟又環保

但問題來了,要如何將這些材料黏附在棉質的 T-shirt 上呢?為了解決這項問題,研究員依生物基質膠(bio-based glue)的原理,將番茄皮融合奈米碳管製成溶劑,使其滲入棉質服飾,並透過可生物分解材料賦予布料電的特性,使之成為電子織物(e-textile)。

此外,使用番茄皮作為電子織物材料之一對環境也有加值的效果。「番茄皮在番茄工廠加工時是廉價的副產品,以循環經濟面來說,我們提供了第二生命給這些殘餘物」Heredia 說。

Heredia 表示,團隊已持續嘗試並改良這款電子織物,使其得以清洗及熨燙。

為了打造電子織物的原型,研究員使用導電碳膠帶(carbon conductive tape)連接  T-shirt 外部的導線來應證它是否可以產生電能。結果顯示,這件 T-shirt 的確可以開啟 LED 燈。而今,團隊仍持續研發讓布料能儲存電能的方法。

「一開始,我們認為這個布料可發展為利基(niche)產品,在外太空、軍事任務等極端狀況下也能取得電能。但經過一些改良後,布料發展出更多可能性,甚至還能運用於時尚產業中。」Heredia 說。

不僅如此,這項技術目前還能將各種附加特徵直接與布料融合,例如,燈、感應器和無線網路(在之前的研究中,研究團隊藉由番茄皮和石墨烯製作無線網路天線)。

熱電效應融入日常生活,未來甚至還有「鋼鐵人裝備」的科技

近來,研究員們正嘗試如何利用熱電原理開發穿戴式裝置為手機充電,這項科技同樣也可以為醫療傳感裝置、手錶和助聽器提供電能。

除此之外,此款運用熱電效應的電子織物若結合運動服飾、辦公室或汽車座椅還能擁有立即使身體冷卻的效果。研究員開玩笑地表示,這項科技可以讓我們享受鋼鐵人那套具備感測器和科技裝置的服裝,甚至還能擁有飛翔的功能。

我們的服飾日趨未來化,且越來越強大。人們穿著的衣服不再只是單純的布料,而是能夠將人類移動產生的能量轉化為電能的工具。雖然這款電子織物目前還未上市,但研究團隊相信,未來的某一天,人們將能穿上電子織物,成為可自行產生電力的「自產電超能力者」。

核稿編輯:李沂霖

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參考資料
This T-shirt uses your body heat to generate electricity (Fast Company)

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