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顛覆你的想像!高空風力發電系統(這像飛船的東西是什麼?)

Photo credit: Altaeros Energies

Photo credit: Altaeros Energies

什麼什麼!?這個像是飛船的巨大氣球是什麼???難道是全新的外太空科技嗎!其實它是高空風力發電系統拉~

你一定聽過什麼是風力發電,當然,那是我們時常在新聞或網站上見過的景色,我們會大聲地駁斥上圖中的機器:「不,那才不是風力發電」;印象中,風力發電就是一排排的白色風車,座落在一望無際的草原上(或是沙漠),迎著風拼命轉動;然而,地表的風力比起高空,卻是小了數倍,這也就是為什麼近年來,許多新建的風力發電塔都在追求越高越好(感覺很像是各國在競爭誰蓋的摩天大樓比較高…),藉以收集更強的風力,提高產電量。

Altaeros Energies這家公司在數年前也想到了一樣的問題,其創辦人之一Ben Glass發想出ㄧ個特別的概念:與其拼命把風車蓋高,何不直接把接受風力的葉片透過懸浮裝置送到高空呢?「浮空渦輪」(Buoyant Airborne Turbine, BAT)便就此誕生。

浮空渦輪的外觀是一個直徑35英尺的巨大中空圓柱體氣球,由高強度纖維編織而成(飛艇材料,可耐強風),氣球填充氦氣讓它可以自然漂浮,周圍有用來穩定機體的平衡翼,氣球中央空洞即是發電系統的核心:風力葉片,在高空收集的風力轉換為電能延著纜線傳到地面的集電裝置,再進一步進入電網,纜線除了作為導電媒介外,同時也兼負整具浮空渦輪的固定與調控,藉由三條纜繩連接浮空渦輪與旋轉式地面基地,可有效調控機體的懸空高度、方向,增加收集電量。

在運作上,浮空渦輪會被釋放到離地1000至2000英尺的高空,收集比起地表穩定強上5至8倍的風力(目前地表上的風力發電塔約100~300英尺高)。機體上同時搭載有風速計,可隨時監控高空的風速,當風力強度過強或過弱,地面基地便會自動調節纜繩長度並旋轉方向,使風機迎向風面,儘量維持在高效能的運轉狀態,過程一切透過電腦自動化執行,省去許多人力(若有暴風來襲時,為避免風機轉速過快而燒燬,纜繩會自動縮短把浮空渦輪拉至地表「避風」)。

即便浮空渦輪具有很好的效能,不過它並非為了「取代」舊有風機而設計,而是作為ㄧ種輔助或特例方案,畢竟要在高空放這麼多個大型氣球,也有許多限制;浮空渦輪的最主要目的,在於提供電力給一些電網不發達的偏遠地區、小島、軍事基地,另外基於浮空渦輪不像以往塔型風機需要地基支撐,在施工與架設上簡便許多,很適合受地形限制不易架設塔型風機的地點。甚至,一些臨時性的節慶、遊樂園、運動賽事也可以使用浮空渦輪來作為輔助電力!

除了發電,浮空渦輪還可以裝備氣象監測儀器等科學研究器材,進行學術觀測,或是裝設網路收發器,在釋放到高空後,能有效提升偏遠地區網路收訊範圍。

明年,浮空渦輪將會正式於阿拉斯加進行18個月的長期商業運轉測試,預計其發電效能可使當地的電價降至18美分的水準。若測試成效不錯,相信距離它正式實用化的日子也不遠了~(估計有170億美金市場)

「浮空渦輪」,或許將會是下個世代的風力發電光景。

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資料來源:

本系列文章由工研院綠能與環境研究所支持,PanSci編輯部策劃執行。


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PanSci實習編輯~目前就讀台大化學所,研究電子與質子傳遞機制。微~蚊氫,在宅宅的實驗室生活中偶爾打點桌球,有時會在走廊上唱歌,最愛929。

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