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一、離岸風電成為能源轉型不可或缺的關鍵發展
全球興起永續發展概念下，綠色能源、再生能源或是能源轉型已成為近年來耳熟能詳的關鍵詞，不僅是各國扶植的產業目標，更是企業未來需因應的方向。值得注意的是，除了經濟部訂定2025年再生能源發電占比達20％，放眼國際市場，截至2021年10月，全球已超過300家企業成員加入RE100，如知名企業Apple、Google、Microsoft、Amazon、Facebook等大廠均加入會員，並承諾100%使用再生能源。所謂的RE100，係於2014年由氣候組織（The Climate Group）與碳揭露計畫（Carbon Disclosure Project, CDP）共同成立的國際倡議行動，加入的企業與非營利組織必須公開承諾「2050年前達到100%使用再生能源，且訂定於2030年達到60%的進度，由此可見，能源轉型不僅止於政府響應的政策口號，更是全球企業或組織的共同目標。
繼Apple承諾2030年碳中和目標後，公司業務及旗下供應鏈、產品都要達到100%潔淨能源目標，為加速此進程，晶圓代工龍頭台積電於2020年7月向丹麥廠商沃旭能源大舉購買離岸風電，承購沃旭能源大彰化西南第二階段和大彰化西北離岸風場共920MW的總發電量，時間長達20年，成為至今全球再生能源業簽署最大的企業購售電契約，對離岸風電的發展而言，具有指標性意義。
受到台積電青睞的離岸風電是什麼呢？簡單來說，離岸風力發電是風力發電的一種形式。而風力發電是指藉由氣流移動的風能透過風力發電機（以下簡稱為風機）轉變成機械能，再由機械能轉成電能，根據設置地點不同則可以分為陸域（或岸上）風力發電與離岸風力發電。換言之，離岸風力發電係指離岸風機葉片受到風力吹動旋轉，進而帶動旋轉軸和齒輪箱轉動產生機械能發電。因此，若將離岸風機比喻為人體結構，則葉片為風機的手臂，可將風能轉換為電能；風力機艙則是風機的心臟，不僅能將風能有效轉化為電能，當風速過快時，可藉由指令操控葉片，使葉片暫時停止運轉，以保護風力機；塔架則是風機的脊椎，為風機提供支撐力量。最後，風機的雙腳－水下基礎，能使風機穩固於海中。
圖1 離岸風力發電機結構
二、全球離岸風電發展概況
離岸風電發展始於1991年，丹麥建置全球第一座離岸風場Vindeby，為離岸風電產業揭開序幕。早期發展離岸風電的國家集中於歐洲，其中，丹麥與英國是最早投入的國家，而全球最早推動能源轉型的國家則是德國，德國在2010年便開始設置離岸風場，到了2015年，德國16個聯邦便有2個聯邦使用的電力可以完全使用再生能源。在美國部份，拜登上任後，將風力發電視為對抗氣候變遷、降低溫室氣體排放之重點政策，並規劃2030年將美國離岸風電發電量增加一倍。在亞洲部份，雖然離岸風電開發的時間較晚，進展卻是相當迅速。根據挪威諮詢公司Rystad Energy的分析，亞洲已經從2015年近乎為零的離岸容量成長到現今的6 GW以上，直到2025年亞洲的離岸風力發電裝機容量將增長6倍，預計達到52GW。目前，亞洲可營運風機容量市場中，中國以94%位居首位，並持續大幅成長直至2025年才會放緩，其餘6%則分別為臺灣（128MW）、越南（105MW）、韓國（99MW）和日本（56MW），雖然中國持續占據主導地位，但台灣及越南的風場因應政府政策目標，將有大量的離岸風電設置需求，加上風場具備環境優勢，反而才是深受國際開發商矚目的對象。
圖2 全球離岸風電裝置容量依地區別
根據全球風能協會（GWEC）在2021年9月發布「2021年全球離岸風能報告」，2020年陸域及離岸風電合計新增93 GW裝置容量，創下歷史新高紀錄，其中陸域風電及離岸風電新增裝置容量分別為86.9 GW、6.1 GW，估計未來5年內，離岸風電預計複合年均增長率為4.0％。此外，政府政策支持，如躉購制度、生產稅收抵免、競標專案、國家級或州級設定之再生能源目標等或許才是激勵裝置容量成長的主要動力。
圖3 新裝置容量趨勢概況
此外，歐洲國家因投入最早且發展成熟，未來仍持續作為離岸風電市場的領先者，亞洲國家在浮動式離岸風電有相當大的發展潛力，而美國則具備相當的科技實力，發展應不容小覷。然而，全球風況最佳的20個離岸風場，臺灣海峽便擁有16座，基於此地理環境優勢，因應各國離岸風電成為再生能源發展的關鍵產業，台灣如何在離岸風電市場站穩腳步，或許可以從智慧化維運技術、先進材料應用與回收技術開發、離岸風場跨域應用來做進一步的思考。
智慧化維運技術可說勢在必行，為因應天然災害及海下不確定性因素眾多，英國ORE Catapult公司提出全自動機器人檢查與維修方案、水陸兩棲機器人的開發等，減少人力需求外，以更精準的方式進行檢測，達到良好的風場營運管理。先進材料應用與回收技術開發面向，係基於2030年歐洲離岸風場之風機將面臨除役階段，達到14,000個風機葉片需進行回收處理，除了風機大廠MHI Vestas著手計畫於2040年實現零廢物生產風機計畫，英國亦投入研究超輕型風機葉片，期望能降低能源均化成本（LCOE）。離岸風場跨域應用面向，荷蘭及比利時提及預計未來可透過生物技術，製作能源替代與健康食品的原料，透過離岸風場結合大型海藻養殖場，進行棕色海藻種植來實現，此外歐洲國家期望將離岸風電產生的多餘電力透過電解方式分解為氫氣與氧氣，並應用於運輸、燃料及工業等用途，逐漸開始有創能及儲能的概念。
三、風力發電相關新創公司
近年來，越來越多風力發電相關新創公司，將風力發電與其他能源或創新技術結合，透過以下新創公司了解未來趨勢發展。
1. Echoenergia
Echoenergia是一家成立於2017年的巴西新創公司，風力發電機容量為732 MW的。該公司開發一種高科技遠端監控系統－發電營運中心（Generation Operation Center），該監控系統是透過即時數據，輔助敏捷的決策及提升安全性。Echoenergi將多架風機所產生的再生能源，直接依當地需求分配能源使用量，以避免電網擁塞及能源損失。
2. Hydro Wind Energy
Hydro Wind Energy成立於2018年的新創公司，總部同時位於杜拜、英國和美國的公司。該公司提供能源混合系統OceanHydro，係透過海上風能系統或垂直軸風輪，將風力發電與海洋壓力的結合，藉此獲得低成本的潔淨能源及電網規模的能源儲存。OceanHydro相較於離岸風電系統更加可靠，可以提供即時能源需求，亦能夠持續供電及擁有高於基本供電的負載能力。
3. Texenergy
Texenergy是一家位於倫敦的新創公司，成立於2019年，致力於設計、開發和製造可攜式發電和儲能產品。該公司的Infinite Air是利用風向設備或電池直接發電，其中精密設計的葉片可極大化地提高扭轉和發電，使其尺寸達到最適的使用模式。該產品適合個人、探險隊或提供給無電情境使用，如將其應用於災難或緊急情況下，將有助於醫務人員和救援人員即時使用。
4. Devecitech
Devecitech是一家位於荷蘭的新創公司，成立於2017年，開發一種智慧化的混合垂直風力渦輪機Enlil （包含頂部的太陽能板），將其放置於高速公路，透過從自然風以及從動態車輛中獲取能源，該產品為一個整合型SMART系統，透過感測器的設置及支援模組化工具，例如測量二氧化碳水平的工具、透過物聯網平台收集數據、交通管理系統、地震檢測、為自動駕駛汽車提供連接，並於設置一個Wi-Fi站等，藉此提供產生的能源和測量結果的資訊。
5. Helicoid
Helicoid成立於2019年新創公司，總部位於美國，主要技術為使用複合材料於螺旋結構中，使產品達到高效能的使用。將其應用於風力發電產業中的風力機葉片使用，透過平行纖維片的堆疊和旋轉發生變化所形成的螺旋結構，使葉片具有較高的抗衝擊性、耐腐蝕性和抗疲勞性，同時還具有更高的強度和剛度。基於此製造方法，不僅降低維護、減少維修停機成本及損毀丟棄的浪費，更為大型風車提供了可持續性且高效能的葉片。
6. Soluna
Soluna成立於2017年的新創公司，總部位於美國，透過區塊鏈生態系統整合未被使用的可用能源，開發能夠滿足獨立的、分散式、可擴展和具有彈性的能源系統和高性能運算技術，避免能源的浪費。該公司旗艦風場位於西非達克拉以北，佔地137平方公里，為地球上風最大的地方之一，其風場具有建設180台渦輪機的潛力，風機總裝置容量將超過900 MW。
7. Vayu Corp
Vayu Corp成立於2014年的新創公司，總部位於美國，開發一個雲端計算平台Vayu AI，允許使用者藉由Web界面優化工廠級風電場的控制。該軟體透過數據整合、物聯網和機器學習技術，協調順風和逆風風力渦輪機的轉動，使其運作最佳化，達到智慧風場的目標。
8. Halo Energy
Halo Energy成立於2017年，總部位於美國，是一家開發低成本、小型風力渦輪機的能源技術新創公司。透過採用專利護罩技術設計，以更低的成本製造出更高的產量。其設計透過小巧的尺寸及具備良好的功率及性能，除了滿足電信產業需求，使每個渦輪機可以在各種風況下產生 6 kw的電力，不僅易於安裝且營運成本低。
四、結語
不論是發展成熟的離岸風電市場或是風力發電相關新創公司，都能看見未來發展將結合創新技術的縮影，主要有智慧化應用，如智慧風場、雲端即時監控平台、透過感測器收集數據，並即時給予量測資訊結果、自動化機器人協助水下維運檢測；先進材料應用於風機葉片，提供高抗衝擊性、耐腐蝕性和抗疲勞性，以減少回收成本；風力發電結合太陽能或是海洋能源應用；輕巧或可攜式風力發電產品，提供無電環境下使用。此外，亦有越來越多創能及儲能的應用發展，若能在永續發展的浪潮下，結合創新技術的概念，便能在此市場找尋出競爭優勢。
參考資料
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3.朱珮綺（2020），“淺談全球離岸風電發展關鍵趨勢”，經濟部技術處，https://reurl.cc/mGkqGl。
4.劉瓊雯（2021），“先探／離岸風電 起風了！”，ETtoday財經雲，https://reurl.cc/g0n80b。
5.__（2021），“品牌大廠相繼宣示RE100，臺灣如何應對全球產業「潔淨供應鏈」需求？”，Greenpeace 綠色和平，https://reurl.cc/OpRXp7。
6.__（2021），“Apple 往 2030 年碳中和目標邁進，增加 9 百萬瓩清潔能源、供應商承諾翻倍”，Apple，https://reurl.cc/ZrlQrl。
7.__（2021），“China’s growth set to help Asia’s installed offshore wind capacity catch up with Europe in 2025”，Energy Northern Perspective， https://reurl.cc/Wk8EEO。
8.__（2020），“Discover The Top 5 Global Startup Hubs For Wind Energy”，StartUs insights， https://reurl.cc/jkmq8m。
9.__（2021），“Discover 5 Top Wind Energy Startups”，StartUs insights， https://reurl.cc/MbMZAK。
10.__（2022），“Top 10 Energy Industry Trends & Innovations in 2022”，StartUs insights， https://reurl.cc/Ddbvge
11.__（2022），“Top 10 Renewable Energy Trends & Innovations in 2022”，StartUs insights， https://reurl.cc/nElnoe。