2021.10.15 - 國際趨勢

大尺寸風機超速演化賽 By 陳妍伶

2022年丹麥風機製造大廠Vestas將推出15MW的巨大原型機,預計將能為英國近13,000戶家庭提供潔淨電力。

 

目前全球最大風機裝置容量為15MW,暫居第一,業界認為未來會巨大化將更快速。例如:中國公司明陽近日公告,將投入16MW風機的製造計畫。

 

Vestas離岸風電市場策略經理 Aurélie Nasse表示:「風機巨大化的發展速度超乎我們預期。」

 

Vestas是市場上帶領巨大風機研發的代表廠牌之一,同樣面臨製造及組裝大型機具的困境。

 

她表示:「我們必須確保這是一場業內可持續進行的競賽。」

 

Nasse進一步說明,更大型的港口、必要機組和安裝工作船都需要跟著放大尺寸,才能符合現代巨大離岸風機零組件的裝載需求。

 

巨大機組的建造前提是鉅額的硬體投資。 Nasse表示:「如果翻開製造商們的財報,基本上沒人賺到錢。這風險實在很大。」

 

Aurélie Nasse認為,目前風電產業有持續突破極限的意願是好事。甚至可以研發使用雙面風機葉片。即使這場風機進化賽發展到20MW,她也不認為會慢下速度。

 

西門子歌美颯發言人Guy Dorrell則認為一個風場能供應一百萬戶家庭使用,「這個過程真是令人讚嘆。」今年底前,西門子歌美颯將進行14MW離岸風機原型測試,此風機預計發電功率將達15MW

 

 Dorrell表示:「我們計算出14MW的風機轉一圈的電量,能讓Tesla Model 3行駛352公里。」此外,提高巨大風機發電功率的優點之一是,花費同樣的安裝時間及成本後能提高發電效率。安裝一座14MW風機只需要一個基礎及電纜安裝,但安裝兩座7MW風機則需要加倍的基礎工程及時間成本。

 

英國離岸風電裝置容量約有10.5GW,即使到2030年會產出倍增電力,倫敦帝國理工學院研究人員表示,這樣的電量無法提供2035年實現淨零目標。

 

歐洲風能協會發言人Christoph Zipf則說:「不管發生甚麼,需求已經出現,巨大風機將會普及化。」他預測,15MW的風機在20年後的將來會是基本款。

 

巨大化的潮流可能發生的更快。英國最新的離岸風電計畫是位於北海中部的Dogger Bank,這裡要使用的風機是13MW14MW的機型。

 

Vestas 15MW風機上的每個葉片長115.5公尺,幾乎跟倫敦塔的中心點高度相同。風機本身的轉子直徑為236公尺,對比倫敦最高建築碎片大廈為高度310公尺。

 

杜倫大學的Simon Hogg指出:「雖然還有沒有給出實際數字,但風機會有物理限制存在。」杜倫大學由沃旭能源出資贊助,Hogg擔任該大學的沃旭首席教授。

此外,安裝這些巨大風機並維護它們可能產生新問題。

 

普利茅斯大學教授Deborah Greaves提及超大型離岸風機仍存在著對環境影響和海洋生態影響的問題。大型風機對野生動物確實有負面影響,但這種影響是難以衡量的。

 

此外,海上超大型風場的選址必須謹慎,以免與航道發生衝突。

 

Hogg補充,維護上百個離岸數英里遠的巨大風機,成本可能會隨著時間的推移而增加。這可能是離岸風機實際能達到多大的決定因素。

然後是技術問題。真正的巨大風機往往遠離陸地,但這意味著它們產生的電力必須傳輸很遠的距離。

 

當使用交流電 (AC) 傳輸時,功率損失是無法避免的。Hogg教授表示,轉換為直流電 (DC) 的效率要高得多,但大規模使用直流電需要在工程上取得重大進展。

此外,非常長的風機葉片尖端比以相同速率旋轉的較短葉片的尖端移動得更快——因為它在相同的時間內有更長的覆蓋距離。

 

然而,Hogg提到,當前機機設計的葉片尖端最大速度約為 90公尺/秒,即 324 公里/小時,這對葉片的整體空氣動力學有很大影響。他補充說明,葉片在靠近尖端的地方也略微扭曲以確保良好的性能,儘管它們可以扭曲的程度有限。這代表葉片的尺寸和旋轉速度是有限制的。

 

總之,雖然從製造的角度來看,建造比當今更大的風機是可能的;但安裝、維護和運行它們的實用性和成本,才是阻擋它們未來繼續勢不可擋演化的問題。

 

原始新聞:

https://www.bbc.com/news/business-58704792

 

 

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