2023.12.13 - 產業動態

風機設計百百種 離岸風機造型再進化 By 邱治諧

圖片來源:T-Omega Wind

 

從古巴比倫人和古埃及人的時代,「風」就被視為構成世界的元素之一,因此人類也很早就開始研究如何運用風的能量。古希臘時代,有一款叫做 Heron’s Windwheel 的風琴,就是利用風力驅動風車,並帶動幫浦為風琴不間斷送風。雖然現在常見的風機機組及規模不斷擴大,但構造上,與大家所熟知的荷蘭式風車並沒有太大差異,都是葉片旋轉軸平行於風的方向的水平軸風機,雖然水平軸風機已問世近百年,但在發電方式或是設計構造上,有沒有其他不同構造的風機能提高風能捕捉的效率呢?

Heron’s Windwheel 構造示意圖。圖片來源:Wikipedia

 

初代的浮式風機,其造型外觀上,看起來與一般陸域及固定式離岸風機大致相同,唯一差別只有脫離基樁束縛,可以漂浮於海面。由於浮式風機仍是以三支葉片繞著聳立於空中的水平軸旋轉,其設計的主要挑戰在於如何在起伏不定的海面實現其發電的穩定性。

最近,T-Omega Wind 推出新型「金字塔型」浮式風機,其設計以雙面軸、四個對角線支撐,打造獨特的金字塔底座,風機能夠隨著風向變化在海面上起伏,隨海風轉向。製造和建置較簡單,其安裝和拆卸也相對容易,只需將把風機拖回碼頭進行運維即可,由於不需要大型起重機船、也有效降低營運成本。

T-Omega Wind「金字塔型」浮式風機。圖片來源:T-Omega Wind

 

除了「金字塔型」浮式風機,來自挪威的公司 World Wide Wind,其新型風機也省去進行海事工程的麻煩,推出反轉式直立風機(COUNTER-ROTATING VERTICAL TURBINES)。此型風機採用垂直軸的設計,避免風機被海風吹著跑的可能,並藉由海面下的配重平衡地直立在海面上,除了電纜之外,其設計尚不須任何固定措施。最特別的是,反轉式直立渦輪(COUNTER-ROTATING VERTICAL TURBINES)是以兩組旋轉方向相反的葉片組成,其反向旋轉就像是用雙手擰毛巾一樣,等於收集到幾乎兩倍的能量,這麼做不只可以讓旋轉時更加穩定,還可以增加發電效率,也為此而命名。

反轉式直立風機(COUNTER-ROTATING VERTICAL TURBINES)設計細節。

 

面對未來再生能源的需求急迫,更多的想法、設計,尤其是能廣泛設置、應用且對環境友善的新型態發電方式勢必孕育而生。隨著材料科學的進步,新設計及技術的成本也將下降,我們也將有機會在生活周遭見證科技的實現並邁向低碳轉型。

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