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【島的名片】找對風電新「站」區,「大地能源號」出動!

2018/06/08 |採訪撰文:謝惠子 點閱人次: 76

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圖片提供/環球測繪股份有限公司

有別於陸域風機的架設條件,海上離岸風機裝置面臨更嚴苛的挑戰,除了海面上波濤洶湧所帶來的興建阻礙,海床詳盡的地質構造探測,更是離岸風機得以穩固佇立的關鍵。
做為海事工程的先行者――國內第1艘自有的海床地質調查船的「大地能源號」,可以做什麼?


四引擎火力全開,工事分秒必爭

「海上風場開發調查的前期階段包括:監測風速、水流、海面下的洋流等等,當中海床地形因為漂砂(指海洋中的砂礫,受到波浪或洋流影響而移動的現象)的緣故,一年四季都在變動,將影響基樁的穩固與否,所以探勘船必須先行調查海床的地形與地質構造,再將數據資料提供給設計單位參考,進行風機的基礎設計,包含單樁、群樁(離岸風機底座樁柱的設計方式)、採用哪種類型及尺寸大小等等。」環球測繪公司技術總監黃宗宸說。

擁有DP2動態定位系統(Dynamic Positioning System)的「大地能源號」,最大特點在於船底下另有4具動態定位引擎,可以360度的操控船身,並能在10分鐘之內就定位好目的座標與船身方位,開始作業,比起需花費4到6小時的傳統四點拋錨的錨定方式,更靈活有效率。

再者,DP2動態定位系統能感知和估算下一秒洋流的流速流向變化,適時產生反向推力,讓船隻可以一直停留在設定的地點,避免受到洋流牽引而漂移。


海上實驗室,即時瞭解海床地貌的現地試驗

黃宗宸表示,由於南北風場海域的地質條件不同,像是中部以南的雲林、彰濱以沉積土層為主,在天候條件較佳的情況下,80公尺調查深度的鑽孔取樣僅需1至2天,但再往北的竹南、觀音、桃園等一帶,海床淺層則是以礫石層為主,地層結構較為堅硬,以探勘船執行鑽探進尺較為困難,鑽孔時間會更久,通常須採用海上油壓固定式鑽探平台方能取得較完整的樣品。

為了精準瞭解現場地質的結構特性,船隻在鑽探時做了很多「現地試驗」,也就是在海床底下就直接進行鑽孔內試驗,以避免取出的土樣在送往實驗室的過程中,因樣品擾動而導致某些力學特性失真。因此,探勘船會進行像是「圓錐貫入試驗」,來測得地層的錐尖阻抗與孔隙水壓力等土壤力學特性;或是於鑽孔內透過「懸盪式振測儀PS Logging」,測定海底下地層的振波傳遞與動力學特性。

「現地試驗」之後再將試驗的資料和實驗室所得到的地質參數,進行互相比對,來確認土壤的種類、物理、靜力學與動力學特性,「最重要的是動態特性,因為台灣多颱風和地震。」黃宗宸強調,離岸風機想要站得穩固,基樁底下的各種動態擾動是關鍵,像是土壤液化會讓基礎穩定性降低;海流的來回淘刷與風機運轉時產生的震動,可能造成束制力降低及疲勞破壞等。「所以必須事先探測、瞭解海床地層構造與自然振動週期、波傳特性與季節性環境變化等,探知風險處並想出克服的方法。」

目前大地能源號已經跑過雲林、彰濱等風場預定地,鑽孔深度達到80公尺至120公尺不等,「未來有機會也將嘗試往下鑽到140公尺以上,希望找出『岩盤』的所在地,為我國海床地質調查及資料庫建置貢獻微薄之力。」黃宗宸相信,答案就在前方。


蘊藏能源的偉大航道:海洋人才,出航!

「把設備跟技術留在台灣,然後能夠培訓出本土的海事工程地質調查人員。」這是遠從歐洲購進「大地能源號」的初心。

圖片提供/環球測繪股份有限公司

對此,黃宗宸表示,大地能源號屬於DP2技術工作船,於每次出航需要多位能夠操作動態定位系統、塔式鑽機與孔內試驗設備的技術人員,並非一般只要有船長、輪機長與船員就能上工。想要取得相關的證照資格,須有經驗(領證)的操作手親自指導,並通過指導者的親筆簽名認證,才有資格參加考試,取證過程相當嚴謹。

特別是塔式鑽機與下孔式圓錐貫入試驗設備的操作手,目前國內完全沒有這方面的技術人員,勢必得先倚重國外技術團隊來台上工,藉此一邊指導訓練我國人才。對此,黃宗宸不諱言目前政策規定我國籍船隻其船員必須三分之二為台灣籍的立意雖好,但是經驗傳授與人力交接要有緩衝期,希望政府給予更多的彈性空間。

看好台灣海上綠能商機,環球測繪將再投入測量船「奧黛麗絲號」共同協作,對於海事工程、地質調查與綠領人才更是需求若渴。站在離岸風電發展的起始點,黃宗宸表示,這也等於幫國內開發一個全新行業,期待5年後第一批海洋人才的養成,不僅可以參與跨海作業,並有能力把國際案子帶回台灣來,這才是長遠的生根之道。


關鍵字:大地能源號,離岸風電,風力發電

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