國立臺灣海洋大學 關百宸主任

國立臺灣科技大學 陳明志主任

國立高雄科技大學 呂學信教授

中國文化大學 江沅晉主任

國立海洋科技博物館 宋祚忠主任

 

藍海綠能探索基地位於基隆市的國立海洋科技博物館，交通便利的特性讓他成為能源教育的最佳場域。本基地在教育部「潔能系統整合及人才培育計畫-北北基推動中心」計畫補助下，由推動中心「國立臺灣海洋大學」與夥伴學校「中國文化大學」、「國立台灣科技大學」以及「國立高雄科技大學」共同努力下建置完成，所有相關能源教育展示皆符合北臺灣環境特色，藉由發揮博物館功能，長期教育展示並讓參觀民眾了解，臺灣能源的來源可以兼具多樣性與環境友善。

基地透過展示及互動展具，將能源知識用更生動的方式傳達給大眾，民眾在參觀基地後想要更進一步瞭解能源知識，可預約北北基推動中心所建置的進階基地「海洋能源實現基地」，為您介紹臺灣的在地海洋環境特色與豐富的能源蘊藏，同時也介紹臺灣周邊離岸風力發電資源與產業。

本基地具備著科普能源素養意涵，適合全民共同探索，其主要能源特性為再生能源於海洋環境中的應用示範，包括海洋能、離岸風能、太陽能、智慧節能與電梯儲能等，基地展示內容涵蓋創能、儲能與節能。

其主要分為以下幾個部分。

• 光：「智慧節能裝置與展示」與參觀民眾傳達目前的場館環境資訊、運作與節省能源效率等情形。
• 綠：「船艙節能屋」將與臺灣科技大學夥伴團隊引進光電玻璃潔能示範屋，展示航行中之船舶航利用太陽能發電的概念，將放在海洋科技博物館遊客動線供民眾參觀。
• 海洋：分為創能屬性的「離岸風電」、「海洋能」，儲能屬性的「主題館電梯儲能系統」，與兼具創能與節能屬性的「意象船舶光電」系統。
  • 「離岸風電」與「海洋能」，其展示內容與夥伴學校高雄科技大學合作共同發展具，讓國家莘莘學子透過職涯探索更瞭解能源特性，展具將長期於海科館的職涯探索基地常態展示。
  • 「主題館電梯」將安裝於主題館中最常使用的電梯中，透過顯示器說明與儲能展示。其所呈現之內容與夥伴學校文化大學共同整合呈現。
  • 「意象船舶光電」於國立海洋科技博物館幼兒園後方走廊及海巡署搜救艇之前方建置風雨走廊，風雨走廊上所放置的電節能玻璃由臺灣科技大學提供，兼具教育、發電與實用的功能。

藍海綠能探索實踐基地主要架構圖

藍海綠能探索基地為基礎性基地，基地內有可分為五大主題，其主要主題介紹如下：

職涯探索基地

國立高雄科技大學以臺灣海洋能源-創能主題作為發想，製作出以「震盪水柱式(Oscillating Water Column，OWC)」波浪能發電機模型。其發電原理為藉由推動平板模擬波浪的產生，以波浪之波峰與波谷產生之高度差，改變震盪水柱式艙內之水位高低，產生水柱之高低震盪運動，藉以艙內容積之變化，造成吸入空氣與排出空氣之往復運動，利用空氣於進氣口與排氣有之流動而轉動發電機渦輪葉片，產生電力。

震盪水柱式(OWC)之模型設計主要包含壓克力水柱艙體，進、排氣管各一組附止回功能之開關，以及安裝於進、排氣管之水平軸渦輪葉片兩組，當艙內水柱震盪時，氣流經具止回功能的進、排氣管單向流動，輪流進行發電，兩者接替使發電產連續不中斷之效果。

另外，模型主要運用電腦繪圖、機械加工以及3D列印技術，進行發電機渦輪葉片設計與製造，以及壓克力艙體模型之製作，外部採用透明壓克力，內部以不同顏色素材表示空氣艙內與海岸部分，讓大家更能夠了波浪發電的運作原理與應用的環境，此模型不但為海洋能源轉換器，亦兼具互動教學操作的功能。

海洋職涯探索中心展示出完整的離岸風機模型；從風機的發電原理、能源傳輸的電網分佈，到離岸風機從岸上到海中組裝過程，並且搭配不同的運送、佈置施工等工作船舶；透過平板、AR科技和動態影像讓民眾能夠輕鬆認識離岸風機。其中還特別設計了一款風機遊戲，針對不同的海域風浪、海水深度，設置合適的風機，學習在有限的資源之中讓離岸風機達到最大的能源效益。

船舶意象光電

由夥伴學校台灣科技大學校內成果研發出世界第一片，結合透視、隔熱與發電三機一體的太陽能節能玻璃。本研發之關鍵技術在於將Off-module Power Enhanced之技術應用於太陽能透光模組，用最低之成本達到最高之發電與隔熱效率，本技術可提升16%之發電效率，同時達到降低80%熱穿透,也就是同時達到開源(提升發電力)與節流(節省冷暖房空調)之雙重效能,再加上透光之功能,稱為「三機一體太陽能節能玻璃，Heat Insulation Solar Glass (HISG)」。此先進技術也引起Discovery頻道之重視,分別於2009年與2011年播出專輯介紹，為台灣爭光。本產品利用反射技術，以最低之成本提升15.8%之發電效率與降低79.5%之熱穿透。應用在建築上，可以提升再生能源供給面並降低空調之耗能，符合零耗能建築之要求。海科館擬於展示船舶位置上方，安裝太陽能節能玻璃採光罩，作為船舶意象光電，太陽能節能玻璃發電的功能可以提供海科館白天館內用電，隔熱的功能可以讓參觀的民眾，減少陽光酷熱的不舒服，太陽能節能玻璃完全阻隔紫外線的功能，可以讓船舶提升耐久性，保護船舶內的設施，和船舶的表面塗料，是一個創新的建築模式，另外，太陽能所產生的電力，可以和LED光影技術結合，作為夜間海洋意象的展示，讓路過的遊客可以駐足觀賞。

主題館電梯、電梯節能櫃--電梯發電系統（能源回收）

本裝置由夥伴學校中國文化大學的協助建置，位於人潮最多之主題館，結合博物館主要動線上使用率最高的電梯，為大樓的必要設備，不僅節省上下樓梯的力氣，也提高空間利用價值。本裝置包含電力展示櫃(一樓)、電梯節能櫃(七樓)與發電系統(電梯上)等重要設施，當電梯滿載（載客多）下樓跟空車（載客少）上樓時，這兩種情況可進行電梯電力回收，將多產生出來的重力位能差轉換為電能進行回收。為了讓社會大眾對於電梯電力回收系統能夠有更深入的瞭解，於主題館大廳C棟電梯建立一套電梯能源回收系統，並搭配智慧展示系統，讓民眾可以即時瞭解本系統即時的耗電量與發電量等運轉數據，以對於系統整體之運作有一更深入之瞭解。

電梯節能櫃設置於主題館內7樓電梯出口，其電梯的基本工作原理為使用一定滑輪組，一側是乘客搭乘的車廂側；另外一側是掛鐵塊的配重側；兩者透過鋼索連結起來，中間滑輪部分代表的即是由馬達驅動之捲揚機。一般電梯運轉時，依照不同的載運狀況，主要可以區分成以下四個行程。

• 行程一 : 滿載行程往上

此是車廂重載並由低樓層往高樓層移動，由於車箱在下而且重量大於配重，捲揚機處於出力運轉狀態，馬達出力拉車廂上升，會消耗電力，為電動機模式。

• 行程二 : 空載行程往下

此是車廂輕載並由高樓層往低樓層移動，由於配重在下而且重量大於車箱，捲揚機處於出力運轉狀態，馬達出力拉配重塊上升，以使車廂往下，為電動機模式。

• 行程三 : 滿載行程往下

此是車廂重載並由高樓層往低樓層移動，由於車箱在上而且重量大於配重，捲揚機處於剎車運轉狀態（被車箱拖著走），馬達必須抗拒來自車廂的重力牽引，以發電機模式將載重的重力位能差轉為電能輸出，為發電機模式。

• 行程四 : 空載行程往上

此是車廂輕載並由低樓層往高樓層移動，由於配重在上而且大於車箱重量，捲揚機處於剎車運轉狀態（被配重拖著走），馬達必須抗拒來自配重塊的重力牽引，以發電機模式將配重塊與輕載車廂的重力位能差轉為電能輸出，為發電機模式。

由上可知，當電梯滿載（載客多）上樓跟空車（載客少）下樓，這兩種情況因為需消耗電力去推動較重的部分（車廂或配重塊），所以處於電動機模式。而當電梯滿載（載客多）下樓跟空車（載客少）上樓，這兩種情況皆為發電機模式，可進行電梯電力回收，將多產生出來的重力位能差轉換為電能進行回收。

而傳統電梯電力回收方法，為加一組電阻，直接把電能變成熱能，散失在機房內，此方式產生廢熱也浪費機房空調電能。目前較為節能做法，為利用變頻器把捲揚機回生的電力變頻整流成為大樓的電力規格，回送至大樓電力系統內，提供給電網的其他設備(如照明或空調等) 使用。

永續潔能

永續潔能位於國立海洋科技博物館主題館7樓「船舶與海洋工程廳」，在該設置一區永久且具有主題性的展示空間，解說各項海洋能源與離岸風電的概念與產業內容，其主要內容為潮流能轉換器示意區、海洋能源AR互動展示、波浪能轉換器示意區等展示，其展示內容主要由推動中心與海洋科技博物館團隊共同完成。AR海洋能源展示項目包含波浪能源發電共有四種類型裝置：震盪水柱式，點吸收式、擺盪縱移式與越頂式；另外在海流能發電中共有八種模型裝置：水平軸、垂直軸、水下風箏與導罩加強型等，其展具旁可掃QR即有其展具作品說明，透過這些展示內容讓參觀民眾能更進一步瞭解海洋能源，達到能源教育推廣不分年齡階層，落實能源教育向下扎根之教育理念。此區由推動中心國立臺灣海洋大學與國立海洋科技博物館共同努力建置而成。

船艙節能屋

國立台灣科技大學楊錦懷教授在科技部長期補助下成功研發出世界上效率最高,結合透視,隔熱與發電之三機一體太陽能節能玻璃。本技術已經獲得歐盟之認可，頒發歐盟居禮夫人獎(Marie Curie Award)給楊錦懷教授作為對地球貢獻之鼓勵，並於2014-2015在英國諾丁漢大學建造台科大太陽能節能玻璃樣品屋作為在歐洲推廣之根據地。該獎項是台灣近幾年第一個以建築節能技術獲獎之項目，主要獲獎之關鍵在於該技術可對歐洲建築節能技術之提升帶來重大衝擊(Impact)。由於有居禮夫人獎之推動，本技術已於2017年11月與英國Future Homes簽署合作MOU，以台科大太陽能節能玻璃技術改建歐洲Premier Inn連鎖飯店之建築節能改善計畫。本技術亦於2017年11月榮獲日本福岡市政府頒發新創事業首獎，正式進軍日本市場。本技術透過外交部之介紹，獲得杜拜國王之青睞，準備應用在全世界最大機場，杜拜Al  Maktoum  International  Airport，目前已經開始在機場用地內建造樣品測試屋，該機場第一期工程將於2022年完工，將會是台灣首次高科技展現在國際最大機場。

在藍海綠能探索基地中由夥伴學校國立台灣科技大學負責建造了兩間船艙玻璃屋提供給民眾綠能教育，其中一間是一般玻璃屋，另外一間是使用國立台灣科技大學太陽能隔熱節能玻璃屋，讓民眾親身體驗兩種不同玻璃所打造房屋舒適度的差異，使用太陽能隔熱節能玻璃的船艙節能屋，同時具有發電與隔熱的功能，民眾進到裡面就可以看到發電應用在風扇空調與LED燈，另外隔熱功能可以讓兩間玻璃屋溫差達到12度，是一個非常具有教學意義的體驗屋。節能教育貴在親身體驗，兩個玻璃屋進去的感覺截然不同，這是一種最好的體驗學習。

產官學攜手合作

能源教育深入人民的生活，內容也需要科普能源素養意涵，並能夠隨手可見，才適合全民共同探索，將藍海綠能探索基地選擇在博物館內，其教育能量強大，並經由產官學攜手合作共同產出完全以綠能為教育性質之場域，主要為國立海洋科技博物館提供場域及投入部分資金完成職涯探索基地及永續潔能之相關AR及VR展示，產業合作綠盟建築科技股份有限公司提供船艙節能屋提供民眾參觀，並提供太陽節能玻璃建置船舶意象光電風雨走廊，羅昇企業股份有限公司協助完成主題館電梯、電梯節能櫃-電梯發電系統（能源回收）。期望能夠將教育資源最大化呈現在國人的眼前。