綠能源

海洋能源系統

海洋能---溫差發電：海洋能類似太陽能，屬於再生能源的一種，而且不需要燃料，在太陽未消失之前，是取之不盡用之不竭的，較常見的分為幾項，包含：溫差、洋流、潮汐、波浪和鹽差等，能源運用最基礎的形式是電力，而各種海洋能中，以溫差發電最具實質意義與成效，它的運用是因為海洋表面在太陽照射下，和深海未受到光線照射的部份形成溫差，然後將儲存於表層海水中的太陽熱能轉換成電能的一種技術，海洋依照海水溫度對深度的變化可分為三層，分別為最上層的混合層，中間的斜溫層(溫躍層)及最下面的深水(海)層，在回歸線的附近，表層水溫約為23~28℃之間，至一千公尺已下降為4℃左右，即可造成19~24℃之間的溫差，而表面的混合層與深水層之間的溫差越大，其發電效率越高，且效率越大。一般而言，在赤道至南北緯30度之間的海域，也就是熱帶地區的海域，較適合執行海洋溫差發電。

海洋能---洋流發電：台灣東部有黑潮經過，海水上下層溫差可達20℃以上，很適合海洋溫差發電，只可惜雖有技術，卻因和其他國家相比成本高了一些，不具開發價值，經濟效益不大，而且溫差能的轉換效率只有火力發電的十分之一，但可以行洋流發電。現在的墨西哥灣洋流，有一台名叫「可里奧利里1號」的發電機從事洋流發電，每秒2.3公尺的洋流，竟可輸出八萬三千瓦的電力，墨西哥洋流是一股強勁且溫暖的洋流，與北大西洋洋流和加那利洋流共同作用後，可調節西歐與北歐的氣候，以墨西哥洋流的例子用在台灣外的黑潮上，利用黑潮行洋流發電，其經濟價值是相當可觀的，以每秒1公尺的流速，深度約海面下30公尺，且洋流情況非常穩定，初步估計的結果，光綠島附近的黑潮流就可達1至3GW的發電量，規模竟等同於3座核能發電廠的能量，而且不只綠島，台灣還有蘭嶼、花蓮、蘇澳等地方可以發展洋流發電，若技術允許，電力可供全島使用，且不會形成污染。台大應力所陳發林表示，黑潮的驅動力是大氣環流帶動海洋表面流動，加上地球自轉的「科氏力」加速，配合海床地形而形成的，其流量是亞馬遜河的100倍，密西西比河、長江的1000倍，台大黑潮發電研究團隊初步規劃未來在靠近上述四個地方的海域，在約一百平方公里的海域中布放海流渦輪機，讓台灣將洋流發電應用在現代科技中。

海洋能---潮汐發電：除了我國致力於發展海洋能以外，英國聲稱已正式進入了新的能源時代，且在北蘇格蘭建立了世界第一座渦輪式潮汐發電機SeaGen，和在愛丁堡的首座波浪發電站，發電總瓦數竟佔了英國所需電力的五分之一，潮汐為海水海位因地球自轉、日月引力、地形而週期性漲落的現象，潮汐發電就是利用漲潮或退潮來發電，與水力發電相似，利用每天潮流漲落的位能差產生電力，當漲潮時海水自外流入，推動水輪機產生動力發電，退潮時海水退回，再一次推動它來發電，一天有2次的漲退潮，發電的頻率也不會嫌少是可好利用的能源，且各國潮汐發電技術比較成熟，只可惜興建潮汐發電站的費用相當龐大，因為需要建造大型水壩，加上須選擇地點須具有強大水流流動的海灣，所以興建的難度相當高。

海洋能---波浪發電：波浪能就略為容易一點，波浪能是指海洋表面波浪所具有的動能與勢能，波浪的能量與波高的平方，波浪的運動週期以及迎波面的寬度成正比，但是還是有些缺點存在的，因為波浪能是較不穩定的一種能源，有些地方波浪大，有些地方波浪小，所以地點變的很重要，其中浙江、福建、廣東、台灣沿海為波浪能豐富的地區。此外，利用波浪能的種類繁多，有關波浪能的專利超過千項，因此，波浪能的應用也成為了發明家的天堂。

海洋能---鹽差發電：除了英國，美國早在1939年就已提出海洋能的發電技術了，只是他們提出的是鹽差發電技術，當把兩種不同濃度的鹽溶液到在同一容器中時，那麼濃溶液中的鹽類離子就會發生擴散作用，直到濃度相等為止，所以，鹽差能發電，是利用兩種鹽度不同的海水化學差能，轉換成有效電能，科學家發現，只要有大量鹽度濃度不同的溶液混合，就可產生巨大的能量，而且能量還大於海洋中的潮汐能及波浪能，也是一項等待開發的能源。

海洋擁有地球上最豐富的資源，遠超過陸地上同類資源的蘊藏量。隨著科技的發展，陸續發現了蘊藏在海洋中的寶藏，因此開發海洋產業成為目前許多國家努力的目 標。臺灣四面環海，海岸線綿延達一千五百多公里，東臨世界最大洋區，又位處西太平洋海上交通的樞紐，最適宜利用四周的海洋資源奠定繁榮富足的基石。
地球表面海水的水位，會隨地球自轉運動及月球繞地公轉間的引力作用而產生高低變化，這種海水高低起伏的現象就稱為潮汐。潮汐能源的擷取對象，主要是高潮與 低潮的潮差產生的位能，以及因潮流流動產生的動能。位能與潮汐振幅有關，動能則與潮流流速相關。在潮汐水位落差變化中，把海水動、位能間的變化轉換成電能 的發電方式就是潮汐發電。
潮汐發電是海洋發電的一種形式，利用潮汐水流的移動、海面的升降，從中取得能量；雖然潮汐發電尚未被廣泛的使用，但潮汐發電對於未來能源的供應有著很好的潛力。因其比風能和太陽能都更加容易被預測到，像是歐洲運用潮汐來推動磨坊已有很久的歷史，事前人用來代替人力的一種智慧。
優點： 
1、潮汐能是一種清潔、不污染環境、不影響生態平衡的可再生能源。
2、它是一種相對穩定的可靠能源，很少受氣候、水文等自然因素的影響， 全年總發電量穩定，不 存在豐、枯水年和豐、枯水期影響。 
3、潮汐電站不需淹沒大量農田構成水庫，因此，不存在人口遷移、淹沒農
田等複雜問題。
4、潮汐電站不需築高水壩，即使發生戰爭或地震等自然災害，水壩受到破
壞，也不至於對下游城 市、農田、人民生命財產等造成嚴重災害。 

缺點
1.成本較高、技術複雜的缺陷
2.庫區淤積、設備腐蝕等問題
3.有些地區漲退潮不明顯，發電效率不大
4.對生態環境造成影響

潮汐能有三種生成方法：
1.潮汐流發電機
潮汐流發電機（TSGs）利用了流水的動能驅 動渦輪機，一種類似於風力渦 輪機利用流動空氣的發電方式。和潮汐堰壩相比，由於其低成本和低生態影 響，這個方法受到越來越多的歡迎。
2.潮汐堰壩
潮汐堰利用了勢能在高低潮時的高度不同。堰壩本質上是橫跨潮汐河口全寬 的水壩， 且受限於高昂的民用基礎建設成本、全球短缺的可行地點以及環 境問題。
3. 動態潮汐能
動態潮汐能開發了潮汐流在勢能和動能間的交互作用。該理論認為：從海岸 一直延伸入大海建造（如：30-50公里長）大壩，無封閉區域。大壩的存在 及規模引入 了潮汐的相位差異，和當地的潮汐波長相 比，大壩的大小不容 忽視。這導致整個大壩的液壓壓頭差異。 大壩的水輪機被用來轉換大量電 能（每個大壩6000-15000兆瓦）。 淺海沿海海域具有與海岸平行振蕩的強 大的潮汐波，如在英國、中國和韓國，因而大壩兩側水位會產生明顯差異（至 少2-3米）。

發電形式

(一)單池單向發電：先在海灣築堤設閘，漲潮時開閘引水入庫，落潮時便放水驅動水輪機組發電。這種類型的電站只能在落潮時發電，一天兩次，每次最多5小時。

(二)單池雙向發電：為在漲潮進水和落潮出水時都能發電，盡量做到在漲潮和落潮時都能發電，人們便使用了巧妙的迴路設施或設置雙向水輪機組，以提高潮汐的利用率。

(三)雙池雙向發電：配置高低兩個不同的水庫來進行雙向發電。

然而，前兩種類型都不能在平潮（沒有水位差）或停潮時水庫中水放完的情況下發出電壓比較平穩的電力。第三種方式不僅在漲落潮全過程中都可連續不斷發電，還能使電力輸出比較平穩。它特別適用於那些孤立海島，使海島可隨時不間斷地得到平穩的電力供應。它有上下兩個蓄潮水庫，並配有小型抽水蓄能電站，但有一定的電力損失。

台灣潛力場址

開發潮差發電若以目前低水頭水輪機應用技術而言，基本上只要有.一米的潮差及可供圍築潮池的地形即可應用發展。台灣沿海之潮汐，最大潮差發生在金門、馬祖外島，約可達5公尺潮差，其次為新竹南寮以南、彰化王功以北一帶的西部海岸，平均潮差約3.5公尺，其他各地一般潮差均在2公尺以下，與經濟性理想潮差6-8公尺仍有相當差距。另對金門及馬祖兩個離島來說，其潮差條件雖非極優越，但因該兩離島之供電成本較昂貴，若以邊際能源之效益而言，發展潮差發電即具經濟誘因，尤其金門地區更可利用現有濱海水庫，如慈湖水庫即可成為一個極適宜開發潮差發電的理想潮汐池，故台灣地區的潮差發電發展方向可以金門、馬祖兩離島為先導廠址，其可供開發之潛力約有一萬千瓦以上。