瞄準再生能源分散式市場,小型風機以新奇設計盼出頭天

發佈日期: 2019 年 08 月 07 日 14:24 | 作者: | 分類: 產業資訊

百尺高的風機雖然發電量高,但占空間、昂貴又很顯眼,並非人人垂手可得的發電設備,不適合裝在住宅、辦公室或軍用地點,發展電力自給自足。對此有科學家瞄準分散式市場,想研發出更便宜高效的小型風力發電設備。

但事情總沒那麼簡單,目前常見的風機是三葉式風力發電機,轉速快也不太會出現平衡問題,設備首先將風能轉換成機械能,再把機械能轉換為電,風機越大發電量愈高,尺寸越小發電量則越低,除了超過 100 公尺高的 MW 級大型風力發電機,其實還有 11 公尺左右、發電量低於 6KW 的小型風機。

這些小型風機雖能滿足偏遠地區、農田軍區、家庭用電等需求,自成獨立供電網路,但以 CP 值來看,1KW 的太陽能發電系統大約需要 79 平方公尺面積,大型風機仍占優勢。

要發展小型風力發電機的話,將大型風力機組的葉片等比例縮小也不是個好辦法,小型葉片的空氣動力學特性往往不佳,除此之外,葉片尖端更容易受損,進而降低風力發電效率。我們也無法以電風扇為靈感,設計出擁有又寬又大葉片的風力發電機,若是如此,將面對重量、成本、轉速低、效率低問題,可能風已經很大但葉片還是轉不快、或是風阻吹毀葉片等等。

上述種種原因都是過去分散式再生能源多以太陽能為主的原因,因此為了進攻小型風機市場,科學家也研發出各種千奇百怪的風力設備。

像是英國蘭卡斯特大學研發出小型風渦輪機 O-Wind,設備外觀跟尺寸有如偏大的排球,大小約 25 公分,多個通風口捕捉四周的風之後,風會繞著軸心旋轉,就好比在指尖旋轉的球,最後再將旋轉能轉換成電能,是種能裝設在辦公室與住家的小型、易於攜帶的風能設備。

英國曼徹斯特大學也推出能同時捕捉陽光與風的小旗子,當風吹過時,旗幟會在左右兩側間快速搖擺,這也稱為極限循環振盪(limit-cycle oscillations),科學家可透過壓電材料的形變來發電,且其中的太陽能板也是設備一大助力,風速較低時就能吸收陽光來發電。

美國 Halo Energy 公司則開發出容量達 6KW 的罩筒風機(shrouded wind turbine),設備像是放大版的通風口或是螺旋槳,直徑約為 3 公尺,在三葉式葉片外圍打造一個圓形外框,利用外框與葉片之間的空隙來集中風、加速流動效率,最終提高發電量。

為了研發出具成本效益、擴大發展又能在任何地點裝設的小型風力發電機,科學家使出渾身解數,目前為止也沒有一定的設計樣式,說不定不久之後,就會研發出無扇葉的風力發電機。

(合作媒體:科技新報。首圖來源:Halo Energy

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