第23屆有庠科技講座得主專訪(綠色科技類)–國立臺灣海洋大學 許泰文講座教授
發佈日期:2025-10-15
與海共生:許泰文的海洋工程與永續願景
在台灣,海洋不僅是國家重要的地理背景,更是與氣候變遷、能源轉型緊密相關的舞台。國立台灣海洋大學校長許泰文從工程背景出發,在幕後持續推動,塑造了舞台的格局。他從年輕時投入海洋工程研究,其生涯跨越了傳統工法、防災策略、能源發展與政策倡議。他的研究故事並非單純的學術探索,而是一條從防災到永續的旅程,見證台灣如何在海洋與氣候挑戰中尋找共存共榮的道路。
從硬碰硬到順應自然:海岸防護的新思維
許校長自25歲退伍後便投身教育與研究,從助理、講師一路晉升至校長。他早期的研究專注於如何運用工程手段來防災,例如在海岸線上設置消波塊以抵擋颱風、暴潮巨浪、海嘯及豪雨等自然災害。這類傳統工法以「搶險救災」為核心,透過消波塊分散水體力量、緊急應變且技術成熟的特性,在過去有效地保護了台灣的生命財產。他自嘲,一顆消波塊所費不貲,台灣曾因投入大量消波塊讓海岸好像「很有錢」,但這實際上是治標不治本的硬工程思維。
長年的實踐與檢討,許校長意識到傳統工法的侷限。消波塊雖然能短期阻擋海浪,但三分之二的消波塊最終會捲入海中,且海浪的反射力量反而加速了海岸侵蝕與國土退縮。臨海風景被消波塊取代,失去了親水、生態和作為緩衝區的功能,讓人不禁反思,人類是否只能透過強硬對抗來與大海共處。
基於這些深刻思索,許校長開始轉向「近自然工法」(Natural Based Solution, NBS)。他認為,面對大自然,我們不應僅是硬性抵抗,更應學習「與大自然共存共榮」。這種方法不是單純阻擋海浪,而是基於對水動力、地形與漂沙互動的理解,找到新的方法與自然環境共生,而非僅是治標。這種新工法有四大特色:確保安全、維持親水、營造景觀和兼顧生態。在台灣,近自然工法已有多個成功案例,包括西子灣的岬頭工法、旗津海岸、花蓮海岸以及東北角的北寧路海岸,透過淺礁消能、人工養灘和植栽及步道環境景觀營造與親水功能的多層次防禦,達到外海消能、生態復育與保育、海灘吸波和內陸防禦與環境景觀營造的功能。若能讓不得不施作的工程結構,轉化為新生態棲地,或能實現防災與保育的雙贏。
離岸風電的挑戰與浮式風機的未來
近年來,許校長將其海洋工程專業投入離岸風電的發展。他指出,台灣雖擁有世界級的風場,但離岸風電的發展卻「走得有點辛苦」。
事實上,台灣在2012年就公布《離岸風力發電示範獎勵辦法》,直至2017年,在苗栗外海建立了第一支離岸風電示範機組。但即使急起直追,「我們仍然比歐洲許多國家晚了20年。」許泰文說。在台灣發展離岸風電,第一個問題是基礎建設與供應鏈不足,風機的基礎、塔架與機艙和葉片,這三大部分多仰賴進口,且產量有限。其次是地質條件複雜,歐洲多數風場的圓盤狀地質利於打樁,但台灣中西部沿海,特別是雲林沿海等地區底泥比例高,要固定數百噸重的風機更顯困難。此外,施工船隻與天候條件也構成嚴峻挑戰;離岸風電的機具巨大,總高度超過40層樓,總重量達數百噸,除了把機具運到風機施工場域,還要設法在海中施工。台灣缺乏大型施工船,雖然目前有環海翡翠輪,但仍需以高昂租金向外國租用,而颱風頻仍,一旦風浪超過限制,船隻若無法出海,便造成巨額損失。
而國際上為因應深水區與複雜地質,提出「浮式風機」作為潛在解方,台灣亦曾規劃示範區。許泰文校長指出,浮式風機能突破空間及海底地質的限制,減少噪音與環境衝擊,也能降低施工與後續維護的難度,使台灣有機會與國際並駕齊驅。然而,浮式風機需克服不少技術難題,尤其是要維持平台的穩定性。許校長進一步解釋,「浮式風機的浮式平台就像一艘船,它的載台會進行六個自由度的運動。為了維持支撐浮式平台穩定,需要設計內部壓艙系統,就像船隻一樣,利用艙內水的調整來平衡。」
為了解決這個難題,許校長及其研究團隊發展了「流固耦合問題之無網格法電腦模擬模式」,目的是精確預測平台在各種海洋條件下的運動,為穩定性設計提供科學依據。這套專門為浮式離岸風機設計的先進電腦模擬系統,不需依賴傳統網格的計算技術,以無網格的方式來精確分析浮式風機的平台(固體),如何在複雜多變的海洋環境中,如風、浪、流(流體)的作用下,產生各種運動姿態和錨鍊受力和變形,以及這些互動對平台穩定性的影響。這樣的先進模型,再加上水工模型試驗的校驗,可協助工程師更準確預測浮式風機的動態行為,從而設計出更穩定、更安全的風機平台,以應對台灣海域多颱風、湧浪等嚴峻的氣候條件。
浮式風機是全世界仍在發展的新興技術,為提升競爭力,許校長親自規劃在海大濱海校區建置了智慧化海洋能測試場,實地測試並改良浮式風機載台結構、錨鍊系統及提升發電效率。研究團隊自行投資設置風力發電機,用以測試並改良浮式風機載台的結構與錨鍊系統。透過實體測試,期望能提升浮式風機的技術成熟度,加速海洋能的商業轉化。此外,測試場也利用海研二號研究船以及浮標和杜普勒流速儀 (Acoustic Doppler Current Profiler, ADCP)進行近海水文、海洋科學、生態與地質的觀測,為風機的選址與設計提供寶貴的環境數據。這些努力,有助於開發出更適合台灣海域特性,具備更高穩定性、抗災能力和發電效率的浮式風機系統,為台灣在深水區的離岸風電發展奠定研究基礎。
數據、政策與教育:打造台灣的藍色未來
許校長強調數據整合對於政策制定的重要性,多次呼籲應建立跨部會的海洋大數據平台。他指出,目前中央氣象局、水利署、海委會、港務公司甚至離岸風電廠商等多個單位,都有各自的觀測系統,但卻存在重複觀測且缺乏有效整合的問題。為提升災害預警和能源規劃的精確度,許校長建議應由一位政務委員來推動這樣的平台,將這些寶貴的觀測資料,包括近海水文、海洋科學、生態與地質數據,統一格式並儲存於國科會或中央研究院等學術單位,以確保數據的永續經營與分析應用。
在氣候變遷的威脅下,大數據平台更可用以分析海岸的脆弱度與危險度,模擬海岸海水倒灌與淹水區域並繪製災害風險圖,為台灣因應氣候變遷提出具永續性的調適策略與防護。這些策略捨棄傳統硬性工法(如消波塊造成的海岸後退與景觀破壞),轉而倡導「近自然工法」,結合外海消波(離岸潛堤、岬頭及複合式工法)、人工養灘與耐風、鹽害植被等方式,旨在達到安全防禦、生態復育與景觀維護的多重效益。這些貢獻共同描繪了台灣在氣候變遷挑戰下,邁向藍色未來的務實路徑。
然而,許泰文深知,單靠技術與政策仍不足以支撐長遠的永續發展,人才培育才是關鍵。他擔任校長後,積極推動海洋教育。他倡議建立中小學海洋科學與體驗課程,培養種子教師,讓年輕世代更認識海洋、親近海洋並善用與疼惜海洋。他也強調職涯導向,縮短航運與養殖專業人才的培養時間,讓學生能更快投入海洋相關產業。
許泰文校長的研究生涯,是台灣海洋工程發展的縮影。他從傳統的海岸防護,逐步轉型至永續、智慧化的海洋開發與保育,並深刻體認到氣候變遷的挑戰與跨領域整合的重要性。他以科學為本、實踐為行的精神,致力於為台灣這個海洋國家,開創一個更宜居、更永續的藍色未來。
