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海風生綠金 無扇葉圓筒將颱風化為能源

西太平洋區有全球最高的平均風速,是台灣發展風力發電的一大優勢,而台灣海峽與巴士海峽更有峽口效應強化東北季風與颱風,風力總能量堪稱世界最優良;但另一方面,縱使現在最強固的風機設計,碰到秒速57公尺(時速205公里)風速仍不倒塌,但通常在秒速25公尺時便停止發電,浪費不少風力。

日本2014年設立的風力發電新創Challenergy,便設計應用瑪格納斯效應(Magnus Effect)的風力發電機,這是種不用扇葉而是用高強度圓筒發電的系統,加上以任何風向都能發電的垂直安裝,因應颱風變化不定的風向、以及僅次於龍捲風的強大風力,活用強度最高的風場。

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西太平洋風場優於西北歐,但同時有颱風,導致歐洲風機在東亞有適應障礙,日本為此提在地方案。圖為Challenergy的原型風力發電機。法新社

目前Challenergy的風力發電機,額定輸出功率僅達10kW級,但已有風速達秒速30.4公尺仍能發電的紀錄,理論上連每秒40公尺都能發電,在日本、菲律賓、以及馬達加斯加等地,同時有強大季風及颱風與暴風等極端強風系統的區域,取得良好成果,希望能進一步設計達1MW級的發電機。

瑪格納斯效應風力發電機尤其適用於小島及海上,因為陸地的地形及阻力會大幅削弱風力,每秒15公尺以上相當罕見,可是如澎湖群島,因地形平整且環海,每秒20公尺以上風力可以連吹數日;船隻若頂風航行,船速與風速的合成風速到每秒40公尺並不困難,更是適合風力發電。

日本因土地有限,且地震海嘯多,海底電纜相對容易折斷,已開始考慮海上運電的構想,而在船上安裝適合強風的風力發電機,變成逐強風而居的風力發電船,同時發電與運電,可望創造適合日本,同時也是台灣、菲律賓、印尼等地海島的海上電網事業。

目前日本橫濱國立大學(Yokohama National University)推動颱風發電船研究,並指出可用自動駕駛AI代替人力操船,解決船員難承受10公尺以上浪高顛簸的問題,希望2030年代進行實驗船海上測試,2040年代建造大型海上發電船,2050年代完成電網事業。

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