超大型離岸風機競賽開跑,帶來的挑戰知多少?

發佈日期: 2021 年 10 月 18 日 17:02 | 作者: | 分類: 產業資訊

近年來離岸風機正朝大型化發展,GE、西門子歌美颯、維斯塔斯、明陽智能等廠商紛紛投身巨型離岸風機競賽,不過風機愈大固然可以補多更多的風能,但製造商面對的挑戰也不容小覷。

每年離岸風機最大冠冕都會換人坐,像是本月初美國 GE 最大 14MW 離岸風機原型機已經完工,正在荷蘭鹿特丹運轉中,而丹麥維斯塔斯將在明年推出 15MW 離岸風機原型機,並於 2024 年進入規模生產,中國明陽智能的 16 MW 風機也將在 2024 年開始商業生產。

風機尺寸逐年攀升、一直在變大,進展速度超乎眾人預料,維斯塔斯離岸產品市場策略負責人 Aurélie Nasse 表示,「就某方面來說,速度遠遠超越我們的期望,我們得確保這項競賽的永續性。個子更大的風機,意味著需要更大的港口、以及將風機零組件運往案場的設備與安裝船,最後是更多更多的投資」,並坦言,現在很多廠商已經不再賺錢了。

大型風機固然有其優勢,西門子歌美颯發言人 Guy Dorrell 表示,計算指出,容量 14 MW 的風機只要轉一圈葉片,發電量就可以為特斯拉 Model 3 提供 352 公里的動力,且除了提高功率輸出外,安裝時間和成本也更高效。對此,歐洲風能協會(Wind Europe)發言人 Christoph Zipf 認為,有需求就有市場,巨型離岸風機將會愈來愈普遍,更預測現在看來頗大的15MW 風機,20 年後將僅僅是平均水準。

但有市場是一回事,技術能不能到位又是另一回事,光是維斯塔斯 15MW 風機葉片就長達 115.5 公尺,轉子直徑達 236 公尺,若換算成建築高度,差一點就超過台北車站旁的新光人壽大樓。

英國杜倫大學工程系教授 Simon Hogg 表示,雖然目前尚未知曉、但風機確實有其物理限制,且接下來各團隊得先面對安裝與維運問題;英國普利茅斯大學工程、計算與數學學院院長 Deborah Greaves 談及超大型離岸風機,也表示風機對海洋環境造成的累積性環境影響和容量影響,仍沒有確切答案。

除此之外還有技術性問題,大型風機多裝置在遠岸風場,輸電距離將愈來愈遠;風機葉片也需要調整,葉片越長或葉片轉速越快,同風速下的尖端速度 TSR(tip speed ratio)就越大,影響葉片的空氣動力學設計。

雖然從製造商角度來看,當然有機會建造尺寸更大、發電量更高的風機,但在這看似勢不可擋的潮流下,真正的挑戰是安裝、維護和運行它們的實用性和成本。Greaves 補充,隨著時間流逝,未來得維運更多幾百公尺高的超大型風機,維運成本也會愈來愈高,這些狀況可能是影響離岸風機尺寸能到多大的重要因素。

(合作媒體:科技新報。首圖來源:Unsplash

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