目前日本除了海上風力發電之外，亦正在開發海洋再生能源，主要以波浪、潮汐流、洋流及海水溫差為主。以下簡單介紹發電原理及發展現況。 波浪發電主要有以下5種型式： 1. 振動水柱型：利用波浪水柱壓縮空氣後，帶動渦輪及發電機發電。1965年日本海上保安廳採用的益田式航道指示浮標，目前世界各地採用最早實用化的小型振動水柱式波浪發電機。 圖.1 益田式航道指示浮標 (資料來源：NEDO 再生可能エネルギー技術白書第二版) 2. 懸浮點吸收式：利用波浪運動位能差，衝擊力或浮力差轉換為機械能，再帶動發電機發電。 3. 越浪式：將海浪貯存高於平均水面的蓄水池，利用此位能差帶動發電機發電。 圖.2 越浪式波浪發電 (資料來源：「海洋資源利用に関する調査」（2006, (独)海上技術安全研究所）) 4. 潮汐流發電：潮汐變化為可預測自然現象，一天會改變四次流向，由潮汐流帶動發電機發電，能量來源較為穩定。依發電機轉軸的不同，可分為水平式和垂直式。依設置方式的不同，可分為浮體式及固定式。 圖.3 固定式潮流發電 (資料來源：NEDO 再生可能エネルギー技術白書第二版) 5. 洋流發電：以大洋洋流帶動發電機發電。洋流的流向大致固定，流速與流量、路線雖會依季節變化，但差別不大。洋流的範圍廣闊如黑潮，寬度可達100公里，深達數百公尺，能量規模大且穩定，但洋流流速較高的地點，一般離陸地較遠，水深也較深，因此發電裝置的設置及保養較為不便，電力輸送距離也較長。 圖.4 浮體式洋流發電 (資料來源：IHI技報Vol 53,No.2 (2013)) 6. 海洋溫差發電：利用海水表層及底層溫差發電的技術，溫差達20°C時就可以發電，此發電方式可分成封閉式循環與開放式循環。 (1) 封閉式循環：利用表層溫度較高的海水，使循環系統內低沸點、高密度、高蒸氣壓力的液體沸騰，產生蒸氣推動發電機，再利用深層溫度較低的海水冷卻降溫。 (2) 開放式循環：直接引入較高溫海水導入真空狀態的蒸發氣，產生水蒸氣後驅動發電機，再將蒸氣導入冷凝氣，由低溫海水冷卻。此過程可附帶產生淡水。 圖.5 海洋溫差發電 (資料來源：2016 ClassNK秋季技術セミナー 日本における海洋資源開発) 海洋能源的開發，除了發電系統的研究外，實證場域的選擇與準備也是一大重點。根據日本內閣官房總合海洋政策本部的決策，選定五縣七海域作為實證場域，在選定的場域中，以九州的長崎縣作為海洋再生能源產業的基地。在實證場域獲得的資料與經驗，是海洋再生能源邁向實用化的重要基礎。 日本海洋能源實證場域 (資料來源: 2016 ClassNK秋季技術セミナー 日本における海洋資源開発 )  

圖一 高雄市輪船公司委託、船舶中心設計規劃之低阻力電動渡輪 航行於高雄旗鼓航線的「快樂輪」原是艘柴油渡輪，經改造成為亞洲首艘複合動力渡輪後，在今年春節旅遊高峰前夕正式首航啟用，提供平穩舒適、無噪音、無油煙味的搭乘體驗，贏得一致的讚賞與口碑。這一蛻變的幕後英雄是來自台灣的團隊，由專業船舶機電廠商晉航企業執行，結合財團法人船舶暨海洋產業研發中心(隸屬經濟部技術處管轄)的技術移轉，僅僅4個月的時間就成功完成電力推進系統的安裝及測試。 圖二 高雄鼓山輪站的旅客與通勤機車出入一覽 改造「快樂輪」成為複合動力渡輪 往返旗津至鼓山哈瑪星的渡輪航線，每15分鐘就有渡輪發出，每年輸運人數高達800萬人次，「快樂輪」便是這艘沿海載客的交通渡輪。為減少船齡老舊的柴油渡輪對高雄港水域的污染，由晉航企業與財團法人船舶暨海洋產業研發中心聯手組成的團隊，首度嘗試直接換掉柴油引擎，改裝50組鋰電池、發電機併聯同步、雙向直流電力轉換器，架構成高壓直流750VDC，總合功率達到1MW級距的船舶直流微電網，成為全台灣第一艘使用複合電力推進系統的綠色渡輪，並在岸邊設置充電設備，讓渡輪夜間靠岸時就可以充飽電。 圖三 船舶能源控制系統與訊號轉換裝置 這項經濟部技術處科專研發成果的背後，其實是整個台灣船舶產業團隊的合作，頂層的電源管理程式、通訊指令與主動式負載分配都由晉航公司與船舶中心來負責，將分散在船上的所有設備如發電機、電池系統、電力轉換器等，整合成一套高功率密度且全智能化的船舶複合動力系統。至於機艙與船體的部分則是交給原製造商的三陽造船廠進行上架焊接施工。過程中最難的是電池、馬達、驅動器之間的整合跟應用，因為它所使用的元件來自不同世界各地的供應商，考慮電力品質及電力干擾等問題，需要靠具有船舶領域知識(Marine Domain Knowledge )的電機團隊去評估整合與提供全系統的解決方案。 圖四 機控室的觸控式資訊面板操作介面 能打破以往單獨由ABB、SIEMENS等大廠統包的窘境，晉航企業選擇自行購買國內外優良成熟的零組件，然後整合出這套750VDC、零組件總合功率達到1MW級的船舶電能系統，船舶中心海洋產業處裝備系統組工程師陳聖樺說，「過程沒有任何捷徑，只能靠一步一步學習、連絡與討論。也因為這樣，我們才學的更多，而我們最重要的任務就是先輔導國內船舶產業的電機整合技術向上提升，為台灣目前產業技術不夠成熟的機電設備生產商爭取喘息空間，將來才有機會跨入高值的海內外船機市場。」而這項「亞洲第一個新興巿場的電力渡輪」技術成果，也應邀在今年6月要到荷蘭舉辦之船舶電機與複合動力研討會進行演講，屆時將展示這項透過跨國合作的案例。 圖五 船舶用鋰電池系統，容量達100kWh 成為亞洲首艘電力渡輪的成功實績 改裝前後，「快樂輪」最大的差異應該在於搭乘時的舒適度，沒有刺鼻的柴油味、沒有噪音，船身震動狀況也有整體改善。曾擔任過MW級電推海洋研究船機電工程的晉航企業經理沈紀寧指出，「原先快樂輪是柴油引擎，引擎一發動就要先燒油，工程師們戲稱這叫『低消』。雖然引擎位於半密閉的機艙內，但艙內又晃、又臭、又吵。如今改成電力系統之後，馬達啟動下只聽得到嗡嗡的高頻聲，船上多發出來的電，還可用電池儲存起來再利用。這同時也改變了能源儲存跟使用的方式。雖然電池是消耗品，可能5年~10年需更換，另外還需加計引擎主機的定期保養費用，但換算每年省下的油料，這項投資仍然很經濟實惠！」 改裝後的另一項優勢是動力系統的效率更高，燃料成本與傳統柴油引擎系統相比降低30%以上，且不會產生煙霧或造成油污染。以旗鼓航線僅短短700公尺來說，傳統柴油引擎以全速來啟動，帶動船舵轉向後馬上面臨減速靠岸，對引擎的磨損相當大。這跟汽車在巿區走走停停是同樣的道理，但使用電動馬達後就完全沒有這項困擾。 圖六 拆除引擎後安裝高效能推進用永磁馬達(Traction Motor)，機艙空間即刻獲得改善 其次，這次能將電力電子的變頻科技應用在這種類型的船舶上，顯示技術的靈活運用程度提高很多，且設備體積縮小後也較不佔機艙空間。例如過去250kW尺寸的馬達變頻器像電冰箱大，如今縮小得像電腦主機大；傳統電控線路密密麻麻的，改成CANBUS通訊傳導後則只剩幾條通訊線；機控室儀表板也改成觸控螢幕，方便技術人員透過歷史資料來判讀問題。 圖七 高雄市長陳菊與交通局長於快樂號電動渡輪下水剪採合影 圖八 快樂號電力渡輪於春節營運時的疏運盛況 複合電力渡輪的未來展望 造船花費高，且航運上相對注重安全，因此這行業特別重視口碑、信用跟案例，國內外船主都想找可資信賴依靠的品質保證。「綠色渡輪」的使用，目前包括台灣及其他亞洲國家，都剛在起步階段。雖然歐洲領先10年使用安靜的電動動力系統，來替換高噪音、污染嚴重且昂貴的柴油機，但聘請歐洲團隊的價格昂貴。反觀台灣這艘100噸、23米長、可載客140多人的渡輪，改裝費用僅歐洲的一半，加上地理位置的方便性，能靈活迎合亞洲國家的配置需求，反而具發展機會。 在經濟部技術處贊助、晉航企業主導、船舶中心輔導下，「快樂輪」成為全台首艘靠電力航行的100噸級載客渡輪，也是亞洲首艘載客商務運轉的電力渡輪，正是一個成功實例。相信未來新船的製造需求將轉向這種電動船，不論是渡輪、遊艇、還是拖船，當越來越多的船艇都採用複合動力與電力系統，方能成就這個產業的蓬勃發展化。

圖一 Wison海上浮式發電浮具之設計圖 Wison Offshore & Marine為海上浮式發電提出了一個實用的解決方案，利用「插電式」的設計概念，W-FSRP系列(Wison浮式儲存槽)，是具有搭載天然氣儲存設施及天然氣進行汽化後再發電之功能，其最小機組為10MW容量，而最大的機組可容納800MW的容量。 Wison浮式儲存槽設計將天然氣的儲存及再汽化與發電功能集成一體，而設施的核心是一座小型發電廠，Wison與頂尖的發電廠供應商合作，提供該船之發電及輸電設備，考量到發電廠的運作效率、維護與設備可用年數，發電廠可提供不同的功率需求曲線以滿足特定的功率。 與陸地型發電廠比較，Wison認為此海上浮式發電在調動上更具靈活性，且可提供相對便宜的電力價格給需要電力的區域使用；此外，由於目前土地徵收日益困難，該方案可視為一個良好的解決方法，因為它可減少土地徵收流程及土木工程，更重要的是不需要再以龐大的海底電纜將電力運送至需要的地方，解決在海上電力提供範圍的問題，因此，目前世界上有許多國家正考慮使用LNG發電型式的方案來解決這些問題。 Wison總裁Ying Cui表示：「從東南亞、西非、加勒比海及印度洋海岸等地區的電力需求上升中發現，陸地型發電廠已逐漸不受市場喜愛，執行上也日益困難。」因此，隨著W-FSRP系列的推出，可提供LNG及需要電力的區域及工業一體化的設施，能夠讓客戶快速及經濟的與世界接軌，而通過擴大產品的組合及客戶的範圍，Wison公司更進一步的鞏固在浮式發電浮具及提供LNG事業上的地位。 資料來源：Wison introduces floating LNG power plant solutions  

近幾年有許多研究在垂直軸風力發電上，而Zion公司對市場評估，未來所產生之能源效率，風力發電機類型眾多，其主要風機轉子為橫向擺置，而葉片型式大多以垂直式樹立，元件位於渦輪機內部之基部處，在渦輪機中發電機和齒輪箱設置於地面，目的是方便進行維修及操作使用，垂直式風機可受多方向風力的影響，便可在風場中更緊密地收集能量把動能轉換為電能，增加每單位面積所產生的功率。 對於市場要求以垂直軸風力發電機安裝並使用於再生能源上，隨著科技日新月異，此類風機產品大量的生產，未來再生能源便可替代核能及火力發電。垂直式風機比水平式風機有眾多不同之處，如不需要任何感測器及相關控制機制，可利用較少風力產生相當於水平式的能量，在外部條件方面，可受到較慢之風速及塔架海拔設置高度較低。此外，隨著技術進步和該行業不斷增長投資，預計近年加速全球垂直軸風力渦輪機市場的增長，在全球市場調查中，發現垂直式成本有效且容易使用，未來可能廣泛利用垂直軸風機。 圖1 垂直軸風機 全球垂直式渦輪機市場範圍廣大，根據地理分為北美、拉丁美洲、歐洲、中東、非洲及亞太地區。在這些地區中，由於垂直軸風力渦輪機的發展和該地區的技術發展，北美洲預計領先其他各個區域，不管式技術方面及市場發展層次都領先群雄，此外，預計大量的安裝及操作將凸顯對垂直式使用方面的增加，這促進北美垂直式風力渦輪機市場的成長。 在另一方面，隨著美國其他地區生產稅收抵免計劃撤銷，目前投資情況不明確，對未來市場產生不利之影響。但經濟不論是否影響再生能源方面，亞太地區和歐洲預計跟隨北美，並在未來看到垂直軸風機大幅增長。主要因素預計垂直軸風力發電機的安裝數量的增加及操作技術使用方面，對這些地區增長風機在預測期間內規劃市場調查並對往後進行改善。   資料來源： 1. http://www.openpr.com/ 2. http://www.transparencymarketresearch.com/vertical-axis-wind-turbine-market.html 3. http://chollywood.info/global-vertical-axis-wind-turbine-market-2016-uge-helix-wind-windharvest-astralux-kliux-energies/