離岸風電首度引進「負壓沉箱」免打樁工法 本土地震研究將揭曉可行性
目標2025年併網發電，沃旭能源的大彰化西南第二階段、西北離岸風場，首度選用無打樁噪音的「管架式負壓沉箱基礎」工法，近期通過環評審查，若成功引進，台灣或將成為全球第二個具備此技術的國家。
生態保育優先，技術面的挑戰可不小。成功大學海事工程學系教授郭玉樹接受環境資訊中心專訪指出，負壓沉箱工法在台灣面臨獨有的地震、土壤液化以及砂波挑戰，產業界恐怕還有很多工程技術與環境調查的課題須解決。
免釘免敲免打樁 「沉箱施工」無噪音 完整拆下除役更永續
目前離岸風電業界常見的「打樁式」水下基礎工法，就像在木板上釘釘子，用強力衝擊將基樁打入海床固定，而衝擊難免會產生噪音。近年隨著保育意識抬頭，人們意識到水中生物如保育類中華白海豚，如何受到水下噪音的壓力影響，於是將工程焦點轉向不用打樁的「負壓沉箱」。此工法最大的優勢就是施工過程沒有噪音問題，頂多就是船隻運作的背景噪音。
此外，負壓沉箱只適用於鬆軟的黏土或砂土地質，過硬的岩石地則無法貫入，因此事前的地質調查相當重要，每個安裝點位都要鑽孔調查。
慶幸的是，就算在水深較深的海域也不影響設置，郭玉樹解釋，負壓沉箱本身就是依靠壓差原理，水深越深壓力越大，理論上越容易貫入，但實務仍要回歸開發業者對於水下基礎的建造成本考量，不會毫無限制的往深海發展。
選定設置地點後，安裝才是最大難題。郭玉樹解釋，貫入過程中，若是壓力控制不當可能造成沉箱扭曲崩壞，或是土壤鬆動而導致基礎傾斜，施工單位一定要非常謹慎，必須以流速很慢的慢速抽水，全程搭配水下觀測設備，監控沉箱沒入的情況，安裝一個基礎通常要花費半天到一天時間。連帶的，為了維持穩定抽水與監控能見度，還得避免發生揚砂攪動水質，安裝才能順利到位。
在台特殊挑戰：砂波、土壤液化與地震 成大團隊全球首例
若負壓沉箱工法引進台灣，將是此技術首度應用在地震頻繁地區，沃旭能源邀請郭玉樹合作進行研究計畫，特別向國家地震研究中心承租專業級設備，展開全球首例的離岸風電負壓沉箱基礎地震試驗。
郭玉樹發現，台灣周邊海域多為砂質地，土壤條件較歐洲軟弱，恐怕有三大問題需克服：地震、土壤液化以及砂波。
「砂波」是指海底沉積層如波浪般的起伏，高低落差可達10公尺，會隨著海流等因素不斷變動、移動，對任何建設都是一大挑戰。郭玉樹表示，根據台灣周邊海域的觀測，普遍而言離岸越遠砂波的影響越小，以大彰化西北風場離岸約48公里來看，砂波的干擾理論上比起近岸較小，可透過工程設計克服，將沉箱的固定深度低於砂波移動範圍，仍可維持穩定不受太大影響。
而土壤液化的主因是地震造成表層土壤鬆動，導致土壤顆粒之間孔隙水壓增強，水壓進而把土壤顆粒推開，就會讓建築物歪斜。大彰化風場屬於砂質土壤，尤其可能發生土壤液化。
對於地震可能造成的危害，郭玉樹團隊的初步研究成果顯示，部分地區確實會發生土壤液化，也可能造成水下基礎些微變形，但整體的傾斜角度仍維持在0.5度以內，是風機可以正常運轉的容許範圍。
郭玉樹補充，研究模擬到加速度0.25g的地震，換算震度約是5、6級，已經是475年才會碰到一次的罕見強震（回歸期475年）。以目前風機設計壽命20年來看，這樣的結果應是可以承受的。但是完整成果和詳細數據仍待研究報告出爐。
國產化培養本土工程師 台灣有望成為「全球第二」
台灣離岸風電政策近年力推國產化，新技術能否在台落地生根也是評估環節之一。郭玉樹表示，負壓沉箱的構造並不複雜，在前端製造方面，國內有建造基樁經驗的廠商都有能力生產；唯一的挑戰是焊接要求，因為沉箱將承受壓力，必須完全密閉，因此焊接部位必須人工細細操作，如頂蓋部位可能就需要大量焊工人力。其餘如風機的管架式水下基礎，都可以沿用既有的設計。
安裝的技術挑戰就困難多了，沉箱的安裝需要專業技術與經驗，事前也必須經過嚴格的鑽孔調查分析地質，不是隨便抽水就可以貫入海床，郭玉樹指出，目前全球只有一家荷蘭公司有能力安裝，若成功在台複製，將有機會成為全球第二。
郭玉樹認為，負壓沉箱式雖然整體成本不會比基樁式便宜，且引進過程有諸多挑戰，必須花費心力理解技術與環境，但反過來說，這也是很好的本土化角色，讓國內工程師得以有更多新技術可以研究，延伸觸角。