為因應台灣多地震、土壤液化風險高的地質，離岸風電業者不斷研究新的技術與工法，讓風機可以在海上屹立不搖長達20年。離岸風電開發商沃旭能源攜手成功大學今（21日）宣布完成全球首次離岸風電管架式負壓沉箱基礎（Suction Bucket Jacket，SBJ）的砂箱振動台試驗，透過模擬最嚴苛的環境條件，推動國內水下基礎技術新突破。
適用於彰化外海鬆軟砂土，負壓沉箱技術具2優勢
台灣海峽號稱有全世界最好的風場，吸引多國離岸風電大廠來台投資，來自丹麥的沃旭能源，於2016年5月在台北設立亞太區總部，負責開發大彰化離岸風電共有東南、西南、東北、西北等四座風場，共1,820MW（百萬瓦）併網容量。
由於台灣離岸風場多集中於中部，場址水深自20~90公分，其中彰化、雲林海床土壤表層多為鬆軟砂土，在地震發生時容易引發土壤液化風險，因此目前台灣離岸風場多採用技術較普及的「管架式多樁水下基礎」工法。
不同於管架式多樁水下基礎，「負壓沉箱」優點在於安裝與除役，負壓沉箱施工不需打樁施工，因此幾乎沒有水下噪音；其次進入除役階段，可完全自海床移除，恢復海床原有地貌。
加上負壓沉箱適用於較軟的地質，在國外沃旭於2014年起應用在德國離岸風場，但歐洲缺乏颱風、地震相關經驗，因此即便沃旭在2016年大彰化四個風場環評就提出管架式負壓沉箱基礎技術的建議，但當時對於彰化外海的海床土壤掌握度仍不夠高，經過了四年的海床鑽探調查，直到2021年4月才拿到第三方認證。
符合真實風機支撐結構比例，進行地震、土壤液化模擬試驗
同時沃旭委託成功大學水利及海洋工程學系執行「大型砂箱振動台試驗」，在國家地震工程研究中心建立模型，進行地震模擬試驗，累積實驗數據提供未來使用，有助於在台推廣此項較友善環境的工法。
成功大學水利及海洋工程學系教授郭玉樹帶領來自大學部、碩士班、博士班等14位學生參與研究，試驗採用高達4公尺、符合真實風機支撐結構比例的大型模型，完成鋪設土樣後，並採用高難度的吸力安裝工法，同步完成負壓沉箱的三個沉箱基礎安裝。
即便是試驗，成大也採用最嚴苛的環境條件，包含高達80公尺的液化砂土層，一般土壤液化發生在地表下30公尺內的深度；地震則是設定在使用年限50年發生地震機率為10%的條件，超過離岸風機使用壽命20年考量，「即便在嚴苛的條件下，SBJ仍提供風機足夠穩定。」郭玉樹說。
研究團隊自去年12月就進入實驗室裡展開動態試驗，每次測試都要使用近16噸土壤鋪設，工程十分浩大。
此次實驗能夠順利完成，郭玉樹表示，關鍵在於沃旭提供學界真實的資料，包含實際的水下基礎尺寸與土壤條件，「由於風場都還在開發階段，這些數據都相當機密。」唯有業界願提供真實的條件，學界才能進一步執行研究並貼近業界發展，最重要的是這些研究成果，將作為未來設計風場的參考。
責任編輯：侯品如
