走進成大水利系實驗室，兩位同學正在模擬操作最新的離岸風電免打樁、無噪音的水下基礎工法——負壓沉箱（SBJ），把透明的碗放入沙土上，透過水壓變化模擬安裝沉箱，取代傳統打樁工法。
這項水下基礎工法近來更通過了強震與土讓液化實驗，驗證負壓沉箱技術導入台灣離岸風場的可行性，對於環境有更直接的效益。
時間回到2016年，離岸風電開發商沃旭能源在大彰化四個風場環評階段就提出管架式負壓沉箱基礎技術的建議，但當年缺乏對海床土壤的了解，沃旭仍選擇技術較普及的管架式多樁水下基礎工法，經過多年的海床鑽探調查與驗證，待2025年後的區塊開發風場，預計引進負壓沉箱技術。
這項技術幕後推手，不能不提到成功大學的「海域大地與能源研究室」團隊，在成功大學水利及海洋工程學系教授郭玉樹帶領下，來自大學部、碩士班、博士班等14位學生完成了全球第一次的離岸風機管架式負壓沉箱基礎的砂箱振動台試驗，也證明台灣離岸風電學術能量獨步全球。
執行逾50件離岸風電研究計畫，接軌業界需求
「海域大地與能源研究室」是成功大學水利與海洋工程系中唯一從事土壤力學與離岸結構基礎工程相關研究團隊。
根據官網介紹，目前已執行超過50件離岸風電相關研究計畫，包含土壤動態力學試驗、海氣象資料蒐集、地震力評估及海床土壤液化潛勢分析、水下基礎設計與安裝等，並協助超過25位研究室伙伴投入離岸風電就業市場。
這次投入的負壓沉箱技術，是將由鋼鐵製成的沉箱放入海底，定位後採取負壓方式，透過箱子的內外壓力差進行海床上的安裝，大幅降低水下基礎打樁施工的噪音，以及對海洋生物的衝擊，是對環境較友善的工法。
未來20年後即便風機退役後，這項工法也易於拆除，拆除時只要透過增加沉箱內部的壓力，即可脫離海床土壤，就可以恢復海床地貌。
然而，安裝沉箱並非易事，事前需將行縝密的工程分析與計算，對於台灣地震頻繁，容易引發土壤液化的問題，成大的研究團隊特別租借國家地震工程研究中心台南實驗室進行地震模擬試驗，從去年12月展開動態試驗直到今年3月結束，歷經4次的完整試驗。
從電腦桌到實際工程，勾起離岸風電研究熱情
對參與的學生來說，都是「第一次」投入大型的模型試驗。碩士論文就是研究土讓液化的博士班學生翁子羚表示，「平常是在電腦前做數值模擬，跟實際工程應用上還是有點距離，」透過這次的模型試驗，可直接觀察到土壤的反應與模型變化，是非常難得的經驗。
碩二生許偉勛則說，當初參與研究，就是希望了解產業對於人才有哪方面的需求，更加了解離岸風電產業是怎麼運作，從風場規劃到建置的過程。
另一名大四學生金秉憲表示，本身對離岸風電產業很感興趣才會唸水利系，以往大學部不易接觸較深的領域，透過參與離岸風電研究計畫，有助於加深對產業的了解。
郭玉樹表示，這次是跨議題的研究計畫，包含事前的數值模擬確認模型可行性、投入實驗的人力，還需要對外與鐵工廠、設備商、場地租借等溝通協調，動用人力相當多，才能在短的時間內，完成這個大型實驗。
結束了負壓沉箱的砂箱振動台試驗後，勾起同學想進一步鑽研離岸風電的熱情，像是持續研究浮動式離岸風場的應用，以及包含陸地、海域可能發生的土讓液化問題，對於國內離岸風電發展具有正面影響。
責任編輯：吳秀樺
