天空下的綠能革命:巨型風箏發電 下雨、冰雹都不怕

經濟適用的清潔能源

愛爾蘭狂風大作的西海岸,一群人正在放飛長形的超大風箏。他們專注的看著風箏飛行的軌跡,纜繩的另一頭則是發電機。這項尚未獲得太多人關注的新發電方式,正透過「空中風能」(airborne wind energy)為風力發電帶來一場革命。

愛爾蘭西海岸邊,一只外觀像滑翔翼、面積約60平方公尺的巨型風箏在高空中翱翔。 圖/Kitepower
愛爾蘭西海岸邊,一只外觀像滑翔翼、面積約60平方公尺的巨型風箏在高空中翱翔。 圖/Kitepower

「溜溜球」般的動力

試驗場距離愛爾蘭的海濱小鎮班戈(Bangor Erris)不遠,看起來像是《星際大戰》場景。這裡風勢強勁、氣候嚴酷,是測試風力系統極限的絕佳選擇,也是全球第一個專門用於空中風力發電的測試場。

來自荷蘭新創公司「風箏動力」(Kitepower)的風箏在此處試飛。風箏外觀是長方形的滑翔翼,面積60平方公尺,以充氣結構搭配固定玻璃纖維骨架固定。「風箏動力」為風箏設定了固定路徑,他們透過風箏上的控制單元(Kite Control Unit)控制方向,地面也有工作人員監控。

「風箏透過纜繩連接到機器上,就像溜溜球或釣魚捲線器那樣,重複放線及拉回的循環產生能量」,「風箏動力」首席飛行員多爾第(Padraic Doherty)向《法新社》說明,每一個放線與收線的循環約能產生2.5公噸的力量。

這套風箏系統向上飛行的過程會產生強大拉力,而地面的發電機則會將此機械能轉換為電力,並儲存於電池。 圖/Kitepower
這套風箏系統向上飛行的過程會產生強大拉力,而地面的發電機則會將此機械能轉換為電力,並儲存於電池。 圖/Kitepower

在高空畫8字

「風箏動力」使用的技術遠比溜溜球複雜,他們嚴格控制風箏的「放線」(Reel Out Phase)與「收線」(Reel In Phase)的循環與路徑。放線階段可以產生電力,約占80%的時間,收線階段需消耗一些電力,約占20%。

為了產生更多的電力,「放線階段」時,風箏會以8字形的軌跡向高處飛,離地越遠,8字形就畫得越大圈。在這個階段,向上飛風箏拉動纜繩,帶動發電機發電,產生的電力會先存入電池。

到達最高點的風箏緊接著進入「收線階段」,這時須耗用一些電力以拉回風箏。控制單元先將風箏調整到適當方位,以最省力的方式將風箏收回到約190公尺的高度後,準備下次的放線循環。

藍色代表放線時風箏飛行的路徑,紅色則是收線階段。放線占八成時間,讓發電的時間最大化。 圖/截圖自Kitepower官網
藍色代表放線時風箏飛行的路徑,紅色則是收線階段。放線占八成時間,讓發電的時間最大化。 圖/截圖自Kitepower官網

成功商業化

風箏動力第一個商業化的試點計畫位在荷蘭,一個公共工程利用風箏產生的電力為電動卡車和挖土機充電。

「風箏動力」目前有兩種機型──鷹(The Hawk)和隼(The Falcon)。「鷹」已經上市,完成一次循環的時間是100秒。系統額定功率為30kW。「隼」的規格較高,額定功率可達100kW,尚未上市。

這套發電系統能在-10°C至40°C的溫度範圍間運作,下雨、下雪或下冰雹也能發電,但雷雨時須收回風箏。整套系統可收納在6公尺標準貨櫃中,用卡車就能運抵目的地,並且在24小時內安裝完畢,機動性極高。地面站則用錨固定,不需水泥基座。

風箏發電的潛力比外界想像的大,「鷹」能充飽容量400瓩時(kWh)的電池。「風箏動力」營運主管盧卡(Andrei Luca)向《法新社》說,這樣的電力足以提供一處軍事哨站,或一座小島、一個極地研究站所需,「再增加幾個風箏,就能為更大的島嶼供電」。

對於土地、成本不足或因運輸限制而無法建造傳統風機的地方,就適合發展這樣的高空風能技術。《法新社》報導,今年初一場風暴造成愛爾蘭長時間停電,這套系統就在班戈發揮很大的功能。 圖/Kitepower
對於土地、成本不足或因運輸限制而無法建造傳統風機的地方,就適合發展這樣的高空風能技術。《法新社》報導,今年初一場風暴造成愛爾蘭長時間停電,這套系統就在班戈發揮很大的功能。 圖/Kitepower

參考資料

本文授權轉載自《環境資訊中心》(原文標題:天空下的綠能革命:巨型風箏發電 下雨、冰雹都不怕


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