台離岸風電技術跨大步!成大14人團隊,如何助沃旭完成「免打樁」水下基礎工法?
台離岸風電技術跨大步!成大14人團隊,如何助沃旭完成「免打樁」水下基礎工法?

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。

成大負壓沉箱技術
兩位同學正在模擬操作最新的離岸風電負壓沉箱(SBJ)技術,這項技術將可取代離岸風場打樁的工法,對於環境更友善。
圖/ 陳映璇攝影

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。

沃旭能源負壓沉箱基礎
成大學生以尺寸1比47規格,打造出離岸風機管架式負壓沉箱基礎。
圖/ 陳映璇攝影

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。

成大負壓沉箱技術
位在成大的海域大地與能源研究室裡,同學進行小型的負壓沉箱模擬測試。
圖/ 陳映璇攝影

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。

大彰化西南第一階段離岸風場
沃旭能源攜手成功大學完成全球首次離岸風電管架式負壓沉箱基礎的砂箱振動台試驗,負壓沉箱技術將應用在之後的風場。
圖/ 沃旭能源

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

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彰化,是活的!台灣設計展「圓未來之行」:以源創圓,看交通、建設、生活等多方面向,如何從300年中轉譯甦醒,令過去翻頁至今,創建未來!
彰化,是活的!台灣設計展「圓未來之行」:以源創圓,看交通、建設、生活等多方面向,如何從300年中轉譯甦醒,令過去翻頁至今,創建未來!

2025台灣設計展將開展!本次由彰化縣政府建設處 陳昌茂處長與策展人何來香,共同聊聊「圓未來之行」展覽與其背後的城市發展與公共建設,時代帶來了哪些蛻變與機會,彰化的未來,會是什麼模樣?陳昌茂處長談到:「先輕鬆聊聊彰化最為人知的印象吧,許多外地人提到彰化,就是控肉飯與肉圓,美食旅遊確實是大家的共同嗜好,但是否有其他的深度內容,能給大眾重新認識彰化的機會?『台灣設計展:圓未來之行』就是一個好契機。

圓未來之行,與城市一起成長:你所知道的彰化,它是什麼?

300年來的發展,彰化的農業與工業在國內甚至國際都佔有舉足輕重的角色,半工又半農的發展成了城市獨有特色,在行政區劃及地方制度的調整下,縣市間的城鄉差距造成了資源上的落差,因此,政府近年於交通、城市規劃與建設上積極推動許多計畫,此次的展覽為的就是讓民眾看見設計中與蛻變進行中的彰化,包含:彰化交流道的農業區解編、國民運動中心興建、規劃與建設八大生活圈轉運站及全國首創的長照衛福大樓等等,從交通、建設面改善實質生活,正是此次展覽核心,透過時代回顧轉譯為當代及未來發展能量,讓彰化充滿地方鮮活的發展魅力。」

策展人何來香說起,『台灣設計展:圓未來之行』以時間、轉譯、共創為展出主軸,將時間梳理成「過去─現在─未來」,包含:源(回顧記憶與成長記號)、緣(轉譯與生活)、圓(圓未來城市之貌)、合(共創未來),一如處長所說,將300年的背景梳理轉譯,在「交通、建設、生活」呈現,將其佈局為:三個室內展區X一個戶外展區,透過線上互動與實體呈現,讓彰化時代(過去─現在─未來)逐漸活起來,從低調走向鮮活光亮,「現在」,正是未來的縮影與定錨力量。

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「圓未來之行」兩大重要推手:策展人何來香、彰化縣政府建設處陳昌茂處長。
圖/ 彰化縣政府

四大展區表述「三源一合」:未來可以被共創,一同設計理想的生活模樣

『台灣設計展:圓未來之行』共有四大展區,規劃為:源(記憶之源)、緣(轉譯之間)、圓(未來城市)、合(共創未來),同時串接著「時間:過去─現在─未來」的脈絡線,一覽城市的成長姿態。走進展區,開始從「過去」中逐漸甦醒,壓艙石、鐵道枕木等建材文物彷若時光倒流,將觀展者帶回記憶之源,透過佈局中的架構語言,從最微觀的建築元素開始見證曾經,呈現彰化的移居風光;來到「現在」,城市逐漸有了治理與變化,交通疏通了生活與流動,當下的建設創造了更多的「宜居」,像是:「共生共享」,表述著近年的建設成果,如:交通樞紐轉運站、伸港青年住宅、鹿江綠建築,以及老屋改造返鄉青年創業案例等,透過不同形式的交通、城市建設的延伸,以延續更多的綠化、永續、教育與建築示範及全齡照顧與幸福範例城市、共融場域等,舒展著彰化的此刻宜居。
而「未來」正在萌發的可能性,則以情境式劇場呈現城市建設藍圖,置身體驗充滿希望的願景,陪伴居民一起邁向未來。

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員林市衛生所暨長照社福大樓新建工程拿下第23屆公共工程建築工程類金質獎,建築採全齡化無障礙、節能減碳設計。
圖/ 彰化縣政府

陳昌茂處長與策展人何來香提到,「未來城市」象徵著:綻放、圓滿、快捷與新鮮,展區整體風格呈現現代、乾淨、溫暖的未來感,此區域特別設計一個共創互動環節,以大尺度的城市規劃角度出發,邀請觀展者共同打造屬於彰化的未來城市,透過彰交特定區為城市共創背景,觀展者能透過平板互動,依需求、喜好選定主題類型與建築,如:該區域希望如何發展?公園綠地(共融公園、生態濕地)、產業經濟(百貨商場、研發大樓)、休閒育樂(美術館、圖書館等),民眾意見將由 AI 即時生成建築並影響城市發展指數,進而反思發展過程中經濟建設與生活環境的平衡取捨,最終會將互動成果整理成報告做為縣府施政參考,此區域的未來,將是共創而生的實驗計畫之一。而代表「合」的「戶外串聯區」,則是由在地師生以自然素材共創的「魚的肚子是我們的生活」,延伸探索永續、自然、未來想像及綠色療癒,令「圓未來之行」參與民眾跨域孩童到成人,擁抱接納多齡意見,讓想像活躍充滿新鮮生命力。

彰化的蛻變,是成長留下的獨特印記──未來,由我們共創

有趣的是,『台灣設計展:圓未來之行』本次展出地點為:彰化縣立鹿江國際中小學,它不僅是彰化首間公辦的雙語學校,也確定籌設高中部,以接軌國際的教育為目標。當展區中的時間(過去─現在─未來)與交通、建設、生活相互交融與牽連,讓每個時代的彰化,蛻變都因成長而留下獨特印記。從海洋(船運、通商)而生的彰化,在展覽中扣回海洋生態的共創溯源反思。

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鹿江國際中小學新設高中部,預計117年學年度正式招生。
圖/ 彰化縣政府

陳昌茂處長認為,彰化的發展不必然要同於其他城市,當然也不會是其他城市的翻版,因為彰化有自己的專屬發展模式。期待透過此次展覽與共創,讓民眾與我們一起共同體驗最宜人與舒服的生活輪廓與幸福感受以及發掘彰化未來的無限發展可能;策展人何來香笑著分享,彰化是全球百大幸福城市的銀牌級城市,很期待各地民眾來參觀,重新感受彰化,並與群眾一同共創彰化。延續這樣的願景,彰化縣長王惠美也分享:「縣府其實一直在思考,如何擘劃下一個百年都市發展願景,讓民眾的生活變得更好,外移的人口逐漸回流。這些交通、城市建設的規劃、執行與聆聽大眾意見,都是為了一同探索未來、共同創造大家真正嚮往的生活」。

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彰化縣長王惠美與縣府團隊積極規劃下一個百年都市發展願景,打造最宜居 幸福的城市。
圖/ 彰化縣政府

採訪・撰文/楊喻婷

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