本月2日通過環保署環差的沃旭大彰化西南第二階段及西北離岸風場環境差異分析報告，將水下基礎形式變更為『管架式負壓沉箱基礎』；沃旭也在本月8日Energy Taiwan 台灣國際智慧能源週現場，由沃旭能源專案開發總監高傳勝分享與國立成功大學水利及海洋工程學系郭玉樹教授攜手進行的『管架式負壓沉箱基礎之振動台試驗』，透過試驗深入了解負壓沉箱吸力貫入海床後受震之穩定性。

究竟『管架式負壓沉箱基礎』是什麼呢？

介紹

單樁式 (Monopile, MP)水下基礎是離岸風電最常用的解決方案。截至2019年，81%的歐洲水域都是採用單樁式水下基礎為解決方案。若風場環境不允許有效或實用的單樁式設計，仍有其他選項可選擇，包括負壓式沉箱基礎 (Suction Bucket Jacket, SBJ)、管架式水下基礎 (Piled Jacket )、重力式水下基礎 (Gravity Base)，甚至是浮式解決方案。

因此，在不適用MP的場域，SBJ常作為取代方案之一。上述各款水下基礎在協助風機發電 (Wind Turbine Generator, WTG)上都已有成功案例，但須視場域實際現況，例如：水深、地質狀況及國家具體需求而定。

與常見的MP相比，產業在SBJ的設計、製造及安裝的實戰經驗有限。安裝MP是複雜的工作，但由於過去已有大量的經驗累積，產業已能充分理解和管理複雜的建置過程。反之，SBJ的安裝程序尚未有標準做法，因此執行過程的複雜程度會比MP高上許多。

本文提供選用SBJ作為水下基礎解決方案的簡短背景介紹。簡略說明負壓式沉箱在風場的應用、使用限制及沃旭過去安裝負壓式沉箱基礎的經驗分享。

負壓式沉箱基礎在風場的應用簡述

負壓式沉箱基樁一詞意同suction bucket、suction caissons、suction piles或suction anchors，自1980年起就被廣泛運用在離岸風電產業。這款沉箱基樁通常由鋼鐵或水泥製成，利用箱子的內外壓力差進行海床上的安裝，而不需額外的器械協助。因此，沉箱基樁與其他水下基礎的差異在於，沉箱基樁安裝前必須考慮土壤類型、土壤強度及安裝的實際風險 (例如：土壤中是否有巨石或其他堅硬物質)，這也直接影響沉箱基樁的尺寸。

近期，沉箱基樁被運用在Borkum Riffgrund 1 (2014年1座)、Borkum Riffgrund 2 (2018年20座)、及Aberdeen Bay (2018年11座) 等離岸風場。這些風場採用的是一座管架式套筒水下基礎配有三副負壓沉箱基樁的結構，因此常被稱為『管架式負壓沉箱基礎』(Sucktion Bucket Jacket Foundation, SBJ)。

運用在風場的SBJs與傳統油氣負壓輔助裝置(如suction anchors)有很大不同，例如：沉箱基樁與水下基礎牢不可分、沉箱基樁適用於深度100公尺以內的淺水域、主要承擔垂直負重外，還有相對少量的力矩和水平負載，使沉箱基樁與適用淺水區的水下基礎有類似狀況；另外，沉箱基樁長徑比 (L/D Ratio) 低，使其佔地面積大，佔去大片空間時只有小範圍嵌入土中。

使用限制摘要

MP是最常用作為離岸風機基礎的解決方案，導致MP及SBJ兩種水下基礎常被拿來比較。簡單說明兩種解決方案後的比較結果為：SBJ的佔地面積大很多，直徑約為30至40公尺，需要更多的防淘刷保護、在小於20公尺的淺水區有安裝挑戰、安裝與否取決於土壤類型與強度、結構接觸土壤的體積大，使安裝過程有潛在風險 (海床多樣性及強碰巨石或硬物的高風險)；另外，安裝及製造經驗不足、生產規模有限及整體成本可能更高都是其侷限。

沃旭的沉箱基樁經驗

雖然離岸風電產業在設計和安裝SBJ的經驗有限，但沃旭在離岸風場應用SBJ的技術持續保持領先地位。為風場開發商提供更具彈性及合適的水下基礎解決方案，是沃旭開發SBJ的主要目的。

2014年，沃旭在德國Borkum Riffgrund 1離岸風場的風機安裝了世界首座SBJ水下基礎。

爾後，沃旭更參與Borkum Riffgrund 2離岸風場的SBJs設計及安裝，以及Hornsea 1的風場設計。在Hornsea 1專案中，考量整體時間及系列生產能力限制，最終選擇另一種水下基礎，而非使用SBJ。

在此前例下，沃旭透過研究和合作使每個專案都有考慮各種水下基礎解決方案的機會，並維持SBJ技術發展先行者的領先地位。

內文來源：https://orsted.com/en/our-business/offshore-wind/wind-technology/suction-bucket-jacket-foundations?fbclid=IwAR1qqGaQzB85KtMdHjc4HxKlezOlMaOKA1AoYXSxiqae84iojXF6Ti1ZyQ4