中鋼風電鋼板成功打造台灣離岸風電產業最堅實的材料後盾

【很角色時報吳冠賢/綜合報導】政府為推動我國能源轉型政策,積極發展離岸風電產業,離岸風機必須接合其下的塔架、水下基礎及深入海床的基樁,才能屹立不搖地佇立在海洋中,故離岸風電是使用鋼材占比最高的一項再生能源,依政府規劃未來離岸風電區塊開發至2035年將有15GW開發量,預估未來用鋼需求量將達約160至170萬噸。水下基礎等離岸風機支撐結構不僅要在嚴苛的海洋環境中承受強風、波浪、潮流的極大作用力,也必須抵抗高鹽分的海水腐蝕,其建造所需的鋼材品質要求遠超過陸上使用的結構用鋼。為此,中鋼成功開發及產製水下基礎及風機塔架所需的風電鋼板,包括S355ML、S420ML、S460ML等產品,實現風電設施國產化目標,支應風機組件運維所需的鋼材,打造台灣離岸風電產業最堅實的材料後盾。

全球離岸風電已進入快速發展階段,台灣海峽地理環境獨特,風力資源豐沛,具有將風力轉換成電力的極大潛能,加上政府能源轉型政策明確,更全力扶植國內在地廠商投入離岸風電產業,讓台灣擁有天時、地利、政通及人和的離岸風電發展條件。然而,台灣在氣候方面溫濕度較高,周圍海域地質結構鬆軟,也多受颱風或地震影響,為適應天然環境特性,台灣離岸風場主要採用管架式(Jacket)水下基礎來穩固風機設施,確保海上風機能運轉20至30年。

目前水下基礎使用鋼板依規格區分為歐規EN、美規ASTM、日規JIS與挪威驗船協會DNV等共十六項鋼種,中鋼秉持「產業升級,材料先行」的理念,將過往生產船用鋼板產品之海洋用鋼產製技術延伸,投入大量研發資源,成功開發產製S355ML、S420ML、S460ML等鋼材,與國外進口的風電鋼板相較,建立起「品質優、交期短、服務快」之優勢競爭力,其中S460ML鋼材可應用於遠洋深海區域,即使在零下40℃的低溫嚴峻環境下也具備超高韌性。

傳統結構用鋼的強度跟韌性易隨著板厚增加而顯著下降,離岸風機水下基礎製造通常使用厚度50mm以上的鋼板,為提升超厚鋼板的強韌性,中鋼在煉鋼與軋鋼製程中分別投入新技術研發及設備改造。首先,因磷和硫元素會影響鋼料韌性,中鋼研發出「電磁攪拌」及「鑄道重壓下」兩項先進連續鑄造技術,在煉鋼製程中極力壓低鋼胚的磷、硫元素偏析。另外,中鋼也於煉鋼精煉時添加鈮、釩、鈦等晶粒細化元素,再搭配鋼板工場增設的線上直接淬火設備,以及應用延伸式加速冷卻技術,使得風電鋼板在軋延溫降過程中生成奈米級細小化合物,大幅提升風電鋼板的強度及韌性。舉中鋼產製的S460ML產品為例,藉由新技術開發及設備改造下,其鋼材強度可達到60公斤級,韌性大於200焦耳,較過往的船用鋼板相比,強度提升1.4倍,韌性提高1.2倍。此外,為加強水下基礎防護海上強風與水氣之高腐蝕性影響,延長風機使用壽命,風電鋼板在煉鋼時加入銅、鎳等抗銹耐蝕合金,進一步強化鋼材的耐候性。

中鋼近年來以「高值化精緻鋼廠」與「發展綠能產業」為營運主軸,在離岸風電產業發展上不僅以「穩健」、「聚焦」的原則延伸鋼鐵本業核心能力,投入離岸風場開發及水下基礎製造等新事業領域,也成功開發及產製風電鋼板產品,穩定供應強韌性兼具的超厚鋼板予水下基礎業者,發揮鋼鐵產品更大的產業價值。展望未來,中鋼將研發更優質的風電鋼板外,也持續結合離岸風電供應鏈廠商,支援水下基礎產製所需的銲接、製管、陰極防蝕等加工應用技術,為台灣離岸風電發展厚植產業能量,實踐中鋼「價值共創」願景。

興達海基公司產製的國產化水下基礎,先由供應鏈廠商使用中鋼風電鋼板製成零組件,再由興達海基公司組合完成結構體,讓離岸風機得以屹立不搖地佇立於海洋中服役20至30年。(中鋼提供)

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