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台離岸風電獨步全球 沉箱水下基礎通過海底強震試驗

2022/06/21 17:11

成大水利海域大地與能源研究室獨步全球,以離岸風機管架式負壓沉箱基礎模擬最嚴苛條件50年地震10%發生機率,仍能抵抗海床土壤液化,提供風機足夠穩定性。(記者黃佩君攝)

〔記者黃佩君/台北報導〕台灣發展離岸風電,但海底砂質土壤及地震等特殊條件,風機基樁恐遭遇土壤液化,打樁也會造成噪音。成大水利及海洋工程學系獨步全球,首次開發沉箱式水下基礎應用於「砂質」、「強震」海域,並模擬最嚴苛條件50年地震10%發生機率,仍能提供風機足夠穩定性。此除大幅降低水下噪音對白海豚等影響,更可完全自海床中移除。目前沃旭已擬在區塊開發風場中使用。

此試驗由成大水利及海洋工程學系教授郭玉樹帶領超過10位本土學生,完成全球首次離岸風機管架式負壓沉箱基礎(SBJ)模擬應用於台灣海域砂質、強震的「砂箱振動台」試驗。

此項技術不同於過去在海上打樁工法,而是以沉箱放入海底,定位後採取負壓方式,以海水壓力埋置沈箱,海面下侵擾深度較打樁小,且大幅降低水下噪音,減少對海洋生物衝擊及海洋震動,無滑樁可能性,更可完全自海床中移除。

郭玉樹說,台灣海底砂質土壤相當軟弱疏鬆,遭遇地震時「此種細顆粒無凝聚性砂土,就是土壤液化的要素」。加上國內離岸風場開發水深越來越深,水壓高足以把顆粒推開的情況更易土壤液化」,雖不會造成人員傷亡,但會使其上的結構物受損。

而一般土壤液化最多就會發生在30公尺深度,成大本次試驗模擬最嚴苛條件,在高達80公尺之液化砂土層進行試驗,並施加地震為50年發生機率10%的設計強度。

郭玉樹說,此對應回歸期為475年,遠高於風場20到25年的年限。在這樣嚴苛的條件下,SBJ依舊提供其上風機足夠的穩定性。

除穩定性足夠,可避免打樁也大幅降低水下噪音,對白海豚等生物更為友善。此外除役時不需切割基樁,可完全移除回復海床地貌。

沃旭能源開發總監高傳勝指出,沃旭2014年在國外風場就已應用管架式沉箱基礎,2016年大彰化風場環評時就提出應用SBJ,但當時台灣是一個新環境,對土壤條件尚無法精準掌握。

而目前沃旭將申請第三階段區塊開發,將在新階段應用此技術,除了穩定度足夠、減少噪音及打樁,也可符合國產化及財務可行性考量。

而隨台灣離岸風電逐漸向外海拓展,海底土壤液化也成新課題。參與研究的成大水利博士生翁子羚也說目前台灣工程界多關注陸地土壤液化,對海域地質瞭解尚不足夠,透過數值及模擬分析,移植相關經驗到海域,協助台灣離岸風電拓展更深層面。

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