垂直軸風機還有市場嗎?英國科學家發現更適合大型風電場

發佈日期: 2021 年 05 月 07 日 15:29 | 作者: | 分類: 產業資訊

近年來風力發電成本下滑,全球風電裝置量已來到 733GW,其中目前較為常見的風機為有如超大電風扇的水平軸風力發電機( HAWT),具有對風裝置、能隨著風向改變而轉動,不過最近英國科學家發現,其實另一種風機——垂直軸風機(VAWT)更適合應用在大型風力發電場域中,可以將鄰近風機性能提高 15%。

垂直軸風力發電機較為少見,其轉動軸與風向成垂直,不用隨著風向改變而調整方向,雖然有著不受地形、風向影響,以及噪音較小的優點,但是轉速相對較慢,設計複雜連帶製造成本也比較高。

不過最近英國牛津布魯克斯大學發現垂直軸風機的優勢,工程、運算與數學學院(ECM)研究團隊經過超過 1.1 萬小時的電腦模擬,調整陣列角度、旋轉方向、渦輪機間距和轉子數量等,最終發現,若用垂直軸風機將傳統風機取而代之,並以網格形式排列,垂直軸風機可以「彼此增幅」提高發電量。

由水平軸構成的風力發電場往往會面對尾流效應(wake effect)與堵塞效應(blockage effect)問題,進而影響風場收益。其中尾流效應是指,風吹過一架風機後會減弱並產生亂流,進而影響後方位於尾流處的風機發電量;堵塞效應(又稱阻塞效應)則發生在風靠近風機時速度變慢的情形。

研究主要作者 Joachim Toftegaard Hansen 表示,前排風機將一半的風能轉換成電能,然而後排可用的風能就下降 25-30%,考量到每台風機的成本超過每 MW200 萬英鎊(約新台幣 7,759 萬元),得想出一個更具成本效益的方法。

其中根據 2021 年全球風能報告,未來若要實現零排碳目標、減緩氣候變遷,全世界需要以三倍的速度安裝風力發電。團隊指導教授 Iakovos Tzanakis 表示,垂直軸風機設置距離可以更近,進而提高效率並降低電價,從長遠來看,垂直軸風機可以加速我們能源轉型的腳步,設置更多再生能源。

(合作媒體:科技新報。首圖來源:牛津布魯克斯大學

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