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“空中甜甜圈”——風力發電的高空競逐(圖)

2014-12-11 來源:科技新報 瀏覽數:615

   想到風力發電,腦海中浮現的影像往往是一根高高的塔柱支撐著扇葉的景象,不過誕生自麻省理工學院(MIT)的Altaeros Energies卻離經叛道,發展飄浮在高空中的高空風力發電,風力發電機與扇葉都放在一個甜甜圈般的氦氣球之中,飄浮在高空,這個前衛的設計,卻得到日本軟件銀行(SoftBank)認同,2014年12月4日,軟件銀行宣布將投資700萬美元,合約將近2.2億元新臺幣,支持Altaeros Energies發展高空風力發電。
  成本降低機動性更高
  高空風力發電比起主流的塔式技術,有許多優點,由于愈高的空中,氣流愈穩定,發電效果也愈好,近年來風力發電機都往越來越高大的方向發展,但這也使得塔柱成本上升,塔柱愈長愈高也引起安全性上的疑慮,比起使用塔柱,飄浮技術可省下塔柱成本,而還能讓風機位于比塔柱所能及的范圍更高的空中。“空中甜甜圈”飄浮在300到600公尺高,在這樣的高度,同扇葉大小的風力發電機,發電效率為地面上的2倍。
  另一方面,受到塔柱的限制,一般風力發電機只能固定原地不動,并且也必須選擇良好風場,往往在適當的風場大量設置,因此風力發電往往被歸類為集中式能源,飄浮式技術沒有這樣的限制,可以機動調度,支持臨時須用電的偏遠地區,如臨時性工程、偏遠工業場址如礦場等、軍事基地、災難救助、野外研究、以及臨時性活動等等。飄浮式技術也能汲取高空更穩定的風力,因此受風場限制也小,更可以作為分散式能源應用,引領風力發電走向分散式能源的時代。
不只發電也是高空基地臺
  另一方面,“空中甜甜圈”也不只可以發電,還可以同時將通訊設備一起載上高空,由本身的風力發電機供電,就成為移動式的高空基地臺,能提供偏遠地區通訊及網絡服務,而這有助于軟件銀行的本業。軟件銀行也不僅只是出資,還將成為 Altaeros Energies 的策略合作伙伴,一同開發相關商機。
  Altaeros Energies目前正在阿拉斯加規劃第一個商業運轉的前導計劃,發電容量為30千瓦,計劃預算為130萬美元,其中約半數將由阿拉斯加州政府出資,目前仍在審核中,Altaeros Energies希望能在2015年底上線。
  目前 Altaeros Energies 的發電成本仍然偏高,每度電18美分,相當于5.6元新臺幣,相對于美國陸上風力發電 2014 年在西德州等地成本已經降到每度電 5 美分,相當于 0.55 元新臺幣,高空風力發電可說貴上太多,不過 Altaeros Energies 并不擔心與陸上風力發電競爭,因為高空風力發電主要鎖定集中式電力網絡相對不劃算的偏遠地區,其電價由于輸配網絡成本的因素,可高到每度電 25 美分,因此高空風力發電仍然有競爭力。另一方面,產業界也預期隨著技術進步與規模量產,高空風力發電的成本也會持續下降。
  風力發電的高空競逐
  競逐高空風力發電的廠商也不只 Altaeros Energies 一家,美國太空總署(NASA)正在發展風箏式技術,而 Google X 也于 2013 年買下發展風箏式技術的 Makani Power,Makani Power 計劃在 2015 年在夏威夷大島測試其技術,除此之外,3M 資助的自然科技系統(Nature Technology Systems)、DSM 風險創投投資的天帆(SkySails)、荷蘭皇家航空資助的 Ampyx Power,以及 Sabic 風險創投投資的風箏發電(KiteGen),都積極發展高空風力發電。
  斯坦福大學研究指出,高空風力發電的潛力無比巨大,總發電潛力超過全球總用電量的 100 倍以上。一旦高空風力發電規模化、成本效益提升,可望成為能源領域的重要角色。

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