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海风生绿金 无扇叶圆筒将台风化为能源

西太平洋区有全球最高的平均风速,是台湾发展风力发电的一大优势,而台湾海峡与巴士海峡更有峡口效应强化东北季风与台风,风力总能量堪称世界最优良;但另一方面,纵使现在最强固的风机设计,碰到秒速57米(时速205公里)风速仍不倒塌,但通常在秒速25米时便停止发电,浪费不少风力。

日本2014年设立的风力发电新创Challenergy,便设计应用玛格纳斯效应(Magnus Effect)的风力发电机,这是种不用扇叶而是用高强度圆筒发电的系统,加上以任何风向都能发电的垂直安装,因应台风变化不定的风向、以及仅次于龙卷风的强大风力,活用强度最高的风场。

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西太平洋风场优于西北欧,但同时有台风,导致欧洲风机在东亚有适应障碍,日本为此提在地方案。图为Challenergy的原型风力发电机。法新社

目前Challenergy的风力发电机,额定输出功率仅达10kW级,但已有风速达秒速30.4米仍能发电的纪录,理论上连每秒40米都能发电,在日本、菲律宾、以及马达加斯加等地,同时有强大季风及台风与暴风等极端强风系统的区域,取得良好成果,希望能进一步设计达1MW级的发电机。

玛格纳斯效应风力发电机尤其适用于小岛及海上,因为陆地的地形及阻力会大幅削弱风力,每秒15米以上相当罕见,可是如澎湖群岛,因地形平整且环海,每秒20米以上风力可以连吹数日;船只若顶风航行,船速与风速的合成风速到每秒40米并不困难,更是适合风力发电。

日本因土地有限,且地震海啸多,海底电缆相对容易折断,已开始考虑海上运电的构想,而在船上安装适合强风的风力发电机,变成逐强风而居的风力发电船,同时发电与运电,可望创造适合日本,同时也是台湾、菲律宾、印尼等地海岛的海上电网事业。

目前日本横滨国立大学(Yokohama National University)推动台风发电船研究,并指出可用自动驾驶AI代替人力操船,解决船员难承受10米以上浪高颠簸的问题,希望2030年代进行实验船海上测试,2040年代建造大型海上发电船,2050年代完成电网事业。

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