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GE正在開發浮動式風力發電機

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科技產業資訊室 (iKnow) - Lisa & May 發表於 2021年6月15日

圖、GE正在開發浮動式風力發電機

通用電氣公司(General Electric Company;GE)分享了推動未來浮動式風電場發展的最新概念,就是在海上風電場大量於深海區域使用浮動式風力發電機。

雖然浮動式風力發電機有很大的潛力,但到目前為止商業規模部署的成本太高,而且還面臨著一連串的技術挑戰。GE希望通過與諮詢公司Glosten一起開發的風力發電機控制裝置來解決其中一些問題。

GE獲得美國能源部300萬美元的資金,支持2020年開始的兩年開發計畫。如果GE能夠透過建模證明其設計是可行的,那麼它可能會進一步與合作夥伴建造一個原型發電機。

計畫的主要研究人員Rogier Blom表示,設計一個能在水上漂浮的風力發電機就像把一輛公車放在高桿上,讓它漂浮起來,並且確保它在受到風和波浪幹擾下能保持穩定。

風力發電機本身並沒有太大的不同。最大的區別在於支撐平台的設計和操控裝置。GE正在努力將現有的12MW發電機以及平台設計與自動控制結合,以更精簡的方式運作。這些控制裝置,內置感測器和電腦,將改善發電機對風和浪的反應。

如果沒有先進的控制裝置,浮動式風力發電機的體積需要更加龐大,才能經受住衝浪。 尤其,台灣地理位置多颱風多外海地震的特殊地質,更是需要重視浮動式平台的穩定度。GE的目標是透過更先進智慧的設計,將浮動式平台的質量減少三分之一以上,從而削減成本。如果能成功,發電機將可以自我調節,以趕上強風而不翻倒,且達到電力輸出最大化的結果。

GE採用 "張力腿平台"(tension-leg platform)設計,以可調節的支架將平台錨定在海床上。GE的新技術將能夠感測海洋中的陣風和海浪,並實時相應地調整支架的長度,以便平台能夠順利地乘風破浪。GE將這個過程描述為 "看、想、做"(see, think, do)。例如,控制系統的感測器檢測到風速的變化,電腦判定變化對發電機的影響,然後做出調整。

據美國國家可再生能源實驗室(National Renewable Energy Laboratory)負責海上風力研究的首席工程師Walt Musial稱,張力腿平台是創新的且最穩定的平台設計之一。然而平台的安裝非常困難,甚至還沒有以此設計達成完整規模的海上風力發電機的原型(儘管類似的技術已經被用於海上石油開採)。

浮動式風電場的概念都還很新,全球上只有少數幾個浮動風力發電機在運行,且沒有商業規模的風力發電場。預測第一個商業規模的浮動式風力發電計畫將在未來幾年內登場,最有可能發生在亞洲地區。他認為,正如GE正在嘗試的技術,開發先進的控制裝置在浮動式風力發電商業化方面至關重要。

目前。離岸風電設計僅限於深度低於60米的水域。這使得美國60%的海上風力資源不在範圍之內。但根據可再生能源實驗室,這些資源可以透過浮動式風力電場來開發。

浮動式風電場還有其他優勢。它們可以遠離海岸,可以解決沿海居民對發電機可能影響捕魚、鳥類或海濱景觀的擔憂。除了用於停泊平台的錨,浮動式風力發電機也不會影響海床,同時解決了另一個阻礙離岸風電發展的問題:安裝發電機基地所需的專業船隻的短缺。

過去,人們對浮動式發電機發展是否夠快,且使否能將成本降低到能夠大規模部署的地步持懷疑態度。同時,海床固定式風力發電技術也在快速發展,不斷的朝更深的海域推進。

當全球積極開發足夠的可再生能源的競賽中,可能有足夠的空間讓浮動式和固定式兩種模式共存。(730字;圖1)


參考資料:
How futuristic floating wind turbines might ride the waves. The Verge, 2021/5/24.


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