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功率技術/新能源  

利用強勁海風 美國學者研發「漂浮式」發電機

上網時間: 2006年10月18日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:風力發電站  海底電纜  風力渦輪機  風力發電機  MIT 

一位替石油公司設計鑽油平台的美國麻省理工學院(MIT)工程學教授Paul Sclavounos,和美國國家可再生能源實驗室(National Renewable Energy Laboratory,NREL)合作,設計出了一種新型風力渦輪發電機(wind turbine);這種大型5-megawatt風力發電機,可架設在離海岸100英哩的漂浮平台上。

「我們歷經兩年時間在海浪上以軟體模擬風力發電機的運轉,並在不同的天氣條件下進行測試,並且獲得了滿意的結果。」Sclavounos表示:「目前我們準備架設一座外型稍微縮小的原型機,以進行實際運轉狀態的量測,並且希望能徵求到贊助廠商,以開始建造海上的風力發電廠。」

風力發電機一開始是架設在陸地上的,這些大怪獸般的風扇在美國的洛杉磯等地皆十分常見(編按:在台灣北海岸與西部沿海許多地區也架設了多個風力發電機)。但由於在陸地上往往缺乏持續的風力,而且有民眾抱怨這些發電機破壞景觀;因此開始有將這些設備移到海上的建議提出。

不久之前,一個由石油業者Talisman Energy與Scottish and Southern Energy所組成的聯盟,在英國蘇格蘭Moray Firth海岸外10英哩的地方,進行一座5MW的風力發電機測試,該座發電機是架設在水面下大約150呎深的平台上。

在美國,Sclavounos則建議可拋棄在海底建立固定平台的傳統方式,採用一種能架設在風力強勁的公海上的「漂浮式」風力發電機。蘇格蘭的海上風力發電機若測試成功,將建立一個擁有200座發電機的風力發電廠;而Sclavounos的美國海上風力發電廠計劃則將大上兩倍──他打算在距離新英格蘭沿岸100英哩的海上建立一個擁有400座風力渦輪的發電廠,可供10萬家庭用電。

「與蘇格蘭外海或是北海相較,美國東北部海岸外的海水深度變化更大;」正針對海上風力發電機可產生之效能進行評估的MIT能源與環境實驗室研究人員Stephen Connors表示:「在美國東北部海岸外的風力,幾乎是岸上的兩倍,所以我們的海上風力發電機可產生的電力也會加倍,儘管其架設成本較陸地上的高,應該還是具經濟效益。」

Connors表示,漂浮式平台本身的成本僅是蘇格蘭計畫所用的海底固定式平台的三分之一,但架設在其上的發電系統所需成本卻會比較高,因為必須由岸上舖設100英哩長的海底電纜連接海上的發電設備。而實際的架設成本與發電效率,得等到原型機架設完成才能進行評估。

MIT設計了一種「張力腿(tension leg)平台」,並用長鋼纜將該平台與沉在水面下的大型錨塊拴緊。該平台的直徑大約100呎,吃水深度約650呎;平台上是由三個大葉片組成、直徑450呎的發電機,水面下則有混凝土壓載物(ballast)。其主要架構將在岸上組裝完成,然後用拖船搬運到外海投放。

「根據先前的模擬,即使是在最惡劣的颶風天氣下,我們的平台僅會移動兩公尺;」Sclavounos表示:「而就算是最高的海浪也不會打到發電機的葉片。」該海上風力發電機的設計已透過分析軟體Ship Wave Analysis Software Suite完成模擬,Sclavounos計劃開始在岸上組裝一座實體原型機,並將它拖到離岸幾英哩外的地方。

「接下來我們希望在Cape Cod南方海外架設一座一半尺寸的原型機,觀察它漂浮與運轉的實際狀況是否與我們的模擬預測相符。」Sclavounos表示:「然後我們就可針對其成本與發電效益進行有效評估,看看這種海上風力發電機是否與我們所想的一樣好。」

(R. Colin Johnson)




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