東部發電廠 全國高中職大專小水力發電設計比賽

東部發電廠 全國高中職大專小水力發電設計比賽

社區微水力發電共生共榮 小水力設計比賽推動創新發展


2024.01.29

01

社區微水力發電共生共榮 小水力設計比賽推動創新發展

在水資源豐沛的臺灣,水力發電是發電歷史最悠久的電源。位於花蓮縣花蓮市的東部發電廠不僅長年為花東地區穩定供應電力,近年來更積極地發展小水力和微水力發電,以實現能源多元化和環境永續發展的目標。台電公司(以下簡稱台電)自2015年開始推廣各電廠於適合場域設置微水力機組,東部電廠率先響應,同仁自主在東部電廠機組大修空檔,完成設計繪圖、鋼構、現場施工配管焊製與控制線路連結,順利地使「立霧微水力發電機」在2017年運轉併網,成為台電公司第一部運轉發電的微水力示範機組。

東部電廠所建置的清流微水力機組。
東部電廠所建置的清流微水力機組。

02

點滴匯流 微水力極具開發潛能

微水力是指裝置容量100瓩(kW)以下的微型發電機組,通常是在水道、圳路、管渠等小型水路中直接設置、或在一旁另設水路,利用水利建造物原有的水量與高度落差,將非抽蓄式水力轉換為電能。由於臺灣農田水利圳道廣佈在各鄉鎮,水利灌溉排水圳路總長超過7萬公里,微水力機組又具備複製容易的優點,設置後不影響原有水利設施的功能,在臺灣極具開發潛力。 東部電廠是臺灣微水力機組開發的先驅者,勇於創新的電廠同仁利用實務經驗與專業知識,在電廠自有場域開發微水力機組,並分別於2017年、2019年完成「立霧微水力機組」與「清流微水力機組」的建置併網。2019年底,台電時任總經理鍾炳利蒞臨東部電廠視察,肯定微水力自建成果之餘,也勉勵電廠同仁應該和民間團體合作,才能擴大效益。於是,東部電廠積極與在地民間團體進行溝通交流,並成功與初英山文化產業交流協會(以下簡稱初英山協會)展開合作,順利於2020年6月設置了「福慧農場微水力示範機組」。

台電時任總經理鍾炳利蒞臨木瓜溪視察立霧微水力機組。
台電時任總經理鍾炳利蒞臨木瓜溪視察立霧微水力機組。

東部電廠廠長李重億表示:「台電投入微水力開發的初衷,是希望讓水資源獲得最大化的利用。一滴水不管有沒有用來發電,它都會從上游一路流到下游,如果我們可以多設一個微水力機組,就等於多一次水資源再利用,雖然單一機組的發電量不大,但一點一滴累積的效益相當可觀。」

東部電廠廠長李重億。
東部電廠廠長李重億。

東部電廠以自行研製的川流式微水力機組、太陽光電板、儲能設備於福慧農場打造綠能發電系統,可謂一座零污染、零排碳的獨立微電網,每天可發電10度,約等於一般家戶的每日用電量,更能發揮防災作用,讓社區在緊急事件發生時,可以有基本的能源自給能力。若能將示範機組的成功模式複製,並在全臺各處設置微電網,所能貢獻的效益將不容小覷。

福慧農場微水力示範機組是由電廠自行設計而成的。圖為該川流式微水力機組模型。
福慧農場微水力示範機組是由電廠自行設計而成的。圖為該川流式微水力機組模型。

李重億強調:「我們開發微水力不是以電廠自營為方向,而是希望透過成功的範例讓廠商和大眾看見微水力設施的可行性,進而提升民間響應綠能開發的意願,一起創造公部門、企業及社區的三贏局面。」

微水力機組具有易複製、無須大興土木、設置地點彈性、不影響既有水利設施功能等優點。圖為福慧農場微水力示範機組。
微水力機組具有易複製、無須大興土木、設置地點彈性、不影響既有水利設施功能等優點。圖為福慧農場微水力示範機組。

03

真誠與專業打動環盟 攜手主辦全國小水力發電設計比賽

「當初主動聯繫初英山協會會長的時候,對方其實對台電的動機相當存疑。」李重億笑道,同仁們透過鍥而不捨地溝通,表達全力協助社區發展綠能的初衷,並展現用心、真誠和專業,終於讓環盟人士認同台電的誠意與決心,並促成福慧農場微水力示範機組的首度合作,更開啟後續共同舉辦「全國小水力發電設計比賽」(以下簡稱小水力比賽)的契機。 關於小水力比賽的緣起,李重億指出是由民間環盟借鑑國外經驗所發起的比賽:日本在福島核災之後,許多原本仰賴核電回饋金的社區,開始大力推動再生能源工作,例如福井縣同時推動沼氣、木質顆粒與水力發電,創造社區產業與青年返鄉工作機會。而為了推動台灣非核、低碳家園、再生能源發展,培育小型水力發電產業人才及促進農村社區發展,由台灣環境保護聯盟、初英山協會、媽媽氣候行動聯盟、國立台灣大學水工試驗所等單位於2017年首次舉辦此賽事。 小水力比賽鼓勵參賽學生研發並組建微水力裝置,透過實際運轉來進行評鑑,全國的分區初賽結束後,脫穎而出的隊伍便會集結至花蓮縣吉安鄉進行決賽。東部電廠相當認同小水力比賽的環保與教育意義,因此在初英山協會的牽線下,台電也於建置福慧農場微水力機組的同年,加入成為第四屆小水力比賽的主辦單位之一。

東部電廠協助第九河川局規劃測試與比賽水道,水道深、寬各一米,已由環保聯盟選定為小水力比賽決賽的永久場地。
東部電廠協助第九河川局規劃測試與比賽水道,水道深、寬各一米,已由環保聯盟選定為小水力比賽決賽的永久場地。

04

同仁傾囊相授 參賽作品取得多項專利

台電自2020年起共同主辦小水力比賽,截至2023年已參與共4屆比賽。每年賽事期間,主辦單位皆會於北中南各地舉辦講座,其中半數課程會由台電電氣及機械專長的同仁授課,將己身專業與實際經驗無私講授給參賽同學,4年來已累計24場課程。東部電廠也協助初英山協會組織初英社區微水力示範隊伍,並實施學生教育訓練、實機組裝與測試協助,深化微水力的在地發展。

東部電廠機械組經理王建文語氣充滿肯定:「今年(2023)的第七屆小水力比賽共有41隊,其中大專組為9隊,高中職組有32隊。近年來參賽隊伍機組最明顯的進步,就是發電量及機組穩定性增加。前幾屆的得獎作品發電量大約是1W左右,今年已經出現超過10W的作品了。在穩定性與創意層面,近年參賽隊伍中不乏將專業融入作品的例子,像是結合3D列印技術製作出各型水輪機,或結合電機專長控制系統變化負載來提升發電量,許多隊伍更因此成功取得多項專利證書。」

東部電廠機械組經理王建文。
東部電廠機械組經理王建文。

05

跨界相扶持 共創微水力蓬勃未來

「如果能讓大眾一同參與再生能源發展,那麼臺灣便能在永續發展的道路上走得更長遠。」李重億語氣懇切。從建置微水力示範機組到與民間共同主辦小水力比賽,在在展現出東部電廠對於深化微水力發展的用心。

東部電廠一方面透過建置示範機組,展現微水力效益及可行性,希望逐漸提升民間的投入意願、擴大供需以形成綠能產業鏈,而台電在此一階段則專心扮演諮詢與指導的角色。另一方面,也透過辦理小水力比賽,在教育上發揮正向影響力,期望在競賽過程給予學生們專業養分、並激發學生持續鑽研的興趣,進而讓學生在未來成為相關產業的生力軍。

東部電廠近年大力推廣微水力,期望發揮諮詢指導的輔助作用,協助降低投入的技術門檻,鼓勵民間響應綠能發展。
東部電廠近年大力推廣微水力,期望發揮諮詢指導的輔助作用,協助降低投入的技術門檻,鼓勵民間響應綠能發展。