波浪發電的契機：能源危機
1970 年代石油危機爆發，全球能源供應不穩成為焦點，當時歐洲沿海國家特別注目海洋能，其中又以波浪能（wave energy）最受關注，英國、挪威、葡萄牙等國紛紛啟動研究計畫，試圖將海浪轉換為電力。然而，隨著油價回穩與太陽能、風能技術迅速成長，波浪能逐漸退居次位，雖然波浪能具有高度潛力，但因技術挑戰與研發成本，長期維持在「研發與示範」的階段，尚未有大規模的商業運轉案例。
基本原理
波浪主要是因為風持續吹拂海面所造成，在傳播的同時也傳遞了能量。相對於太陽能（0.1-0.2 kW/m2）和風能（0.4-0.6 kW/m2），波浪能（2-3 kW/m2）擁有最高的能源密度（每單位擷取面積的發電功率）[1]。一般所稱的波浪發電機，在專業上稱為「波浪能轉換器」（Wave Energy Converter, WEC），其任務是將波浪所傳遞的能量轉換成電能。一部WEC在運作上可粗分成兩個步驟：第一步，把波浪所造成的水體運動變成比較容易利用的能量形式，例如：讓一個浮體上下移動、讓水流進出艙室、或利用水流推動液壓活塞；第二步，透過能量擷取系統（Power Take-Off, PTO），把這些機械運動轉換成電能。波浪的傳播具有方向性，根據WEC如何面對波浪的方向性，可將WEC的設計分成三種類型（如圖1所示）：
圖1：以俯視圖說明點吸收式、衰減式、終結式波浪發電機相對於波浪傳播方向的擺設方式。
- 點吸收式（point absorber）：單點式的設計，不具有方向性，可擷取來自任何方向的波浪能；
- 衰減式（attenuator）：裝置沿波向排列，透過各段結構因波浪通過而產生的相對運動擷取波浪能；
- 終結式（terminator）：裝置面對波浪來向，直接阻擋波浪傳播，使波浪集中、溢流或進入氣室，再透過PTO機制擷取能量。
波浪發電機實例
圖2：五種波浪發電機實例的示意圖，本圖依CC BY-SA 3.0/4.0授權改作自[2]。
1. LIMPET（終結式，設計概念如圖2A）
蘇格蘭艾雷島的LIMPET（Land Installed Marine Power Energy Transmitter）為世界首座併入電網的波浪發電廠，發電容量為250 kW，於2000年開始運轉，2011年退役。LIMPET採振盪水柱（Oscillating Water Column, OWC）設計，利用波浪運動壓縮一個艙室內的空氣，產生氣流並推動渦輪發電機，其設計經驗成為後續OWC技術發展的重要依據。
2. Pelamis（衰減式，設計概念如圖2B）
蘇格蘭的Pelamis Wave Power 成立於 1998 年，所發明的Pelamis WEC由多個漂浮在水面上的浮筒串接組成，於波浪通過時，這一串浮筒將如海蛇一般地蠕動變形（Pelamis即為海蛇的屬名），是最具代表性的衰減式WEC設計之一，單一機組發電容量可達750 kW。Pelamis Wave Power於2014年因資金不足停止營運。
3. Wave Dragon（終結式，設計概念如圖2C）
丹麥的Wave Dragon於2003年完成首部原型機，Wave Dragon漂浮於水面上，利用兩隻展開的反射臂集中波浪，讓海水因波浪作用溢上平台，流進平台上的儲水池後帶動渦輪發電，再將海水排放回大海之中，單一機組發電容量預期可達7 MW。Wave Dragon的概念始於1987年，現今公司仍維持概念開發，但尚未完成商業化示範。
4. WaveRoller（終結式，設計概念如圖2D）
芬蘭的AW-Energy創立於2002年，其所開發的WaveRoller主要由一個沉浸於海水中的垂直板構成，波浪通過時造成的水流往復運動將致使垂直板跟著前後擺動，進而驅動液壓活塞進行發電，單一機組發電容量可達350 kW，AW-Energy 是歐洲持續進行波浪能技術研發的業者之一。
5. CorPower（點吸收式，設計概念如圖2E）
瑞典的CorPower Ocean 創立於 2012 年，採用點吸收式設計，利用一個軸對稱的浮體因波浪作用所產生的上下運動來驅動PTO進行發電，單一機組發電容量可達300 kW。CorPower Ocean是現行歐洲最活躍的波浪能業者之一。
限制與挑戰
儘管波浪普遍存在且能源密度高，但距離大規模的商業化運轉仍有許多挑戰要克服，目前最大的限制仍是成本過高。WEC要放在波浪大的海上，許多機械構件要長時間沉浸於海水中，持續不斷地承受波浪帶來的往復運動，更要面對風暴或颱風所帶來的極端風況與浪況，因此結構必須做得特別堅固，導致WEC的製造與保養成本昂貴。由於波浪的強弱變化比想像中劇烈，要確保WEC在日常波況中穩定發電、且能在極端浪況下不受損壞，需要極為複雜的設計，後續維修也不容易。再加上波浪發電相關設備還沒有標準化、供應鏈也尚未建立，使每個示範案都像是在打造「客製化產品」。因為這些限制與挑戰，波浪發電至今仍以研發與示範為主，尚無法像離岸風能和離岸太陽能那樣降低成本並大量部署。
波浪能與臺大工科海洋系
工程科學及海洋工程學系（原造船系）為校內從事波浪能與海域能源研究的主要單位之一，系上學生具備機械、機電控制、海洋工程的跨領域知識，其中大學部的Capstone總整課程「工科海工專論－波浪發電」總整所學知識，讓學生自行設計與製造一部小型的WEC，在波浪實驗水槽中利用波浪點亮LED燈珠，過往的學生作品可參考圖3。
圖3：臺大工科海洋系的大學部學生於總整課程中自行設計與製作的小型波浪發電機。
於研究層面，本系團隊近期與波浪能相關的研究主題包含：臺灣海域波浪能分布分析與經濟可行性分析；點吸收式WEC中之浮體形狀與控制參數的最佳化；結合波浪能、浮式離岸風電與浮式離岸太陽光電的「複合式海域能源」機組設計分析及場域規劃。複合式海域能源的想法是把不同的海上再生能源，例如離岸風電和波浪能，放在同一座平台上或同一區域內一起發電，這樣做的好處包括：兩種能源在時間與季節上的強弱不完全相同，可以互相補足，提高整體的可發電性；兩者能共用海上電纜、維修船期與部分結構，減少重複建設的成本；現有的研究與示範案也顯示，若將風能和波浪能結合在同一個場域中，整體的發電輸出將變得更平滑、更接近全年穩定供電的需求[3]。換句話說，若將一座離岸風力發電廠和一座波浪發電場結合成一座複合式發電廠，能達到「1+1>2」的效益。
總結
波浪能目前仍屬研發與示範階段，但其高能源密度與技術潛能使之成為教育與研究的重要題材。對學術界而言，波浪能不僅是能源科技，更是結合海洋工程、機電控制、機械設計等諸多領域的平台。對臺灣而言，未來若能以離岸風電為基礎，逐步導入波浪能試驗場與複合系統，將能深化海洋能源自主能力。（本期專題策畫／工學院闕蓓德副院長）
參考文獻：
[1] López, I., Andreu, J., Ceballos, S., de Alegría, I. M., and Kortabarria, I., 2013. Review of wave energy technologies and the necessary power-equipment. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 27, 413-434. doi: 10.1016/j.rser.2013.07.009.
[2] Wikipedia: The Free Encyclopedia. Wave power. https://en.wikipedia.org/wiki/Wave_power. 17 November 2025.
[3] Stoutenburg, E. D., Jenkins, N., and Jacobson, M. Z., 2010. Power output variations of co-located offshore wind turbines and wave energy converters in California. Renewable Energy, 35(12), 2781-2791. doi: 10.1016/j.renene.2010.04.033.
羅弘岳小檔案
國立臺灣大學工程科學及海洋工程學系副教授，美國康乃爾大學土木與環境工程學士、碩士、博士，學業專長為環境流體力學。羅博士熱愛波浪相關研究，研究主題包含了海嘯、波浪物理、波浪能、海岸工程，於工科海洋系的授課內容主要為流體力學、波浪力學、波浪發電機實作。於進行波浪研究與教學之餘，羅博士經常在海邊衝浪或進行其他海域活動，實地接觸臺灣的波浪。