∼節能、環保、減碳∼

垂直軸風力發電新創意發明者：台灣新高能源科技公司專訪

風力發電的新概念(New Technology of Wind Power Generator)      文圖：焦妮娜

--The Power of Wind, The Energy From Nature, The Innovation by Human

台灣，位屬亞熱帶地區，四面環海的海島型氣候是自然賜予居民們最珍貴的禮物：包括豐沛的降雨，充足的日光以及取之不盡的氣流--『風』。生活在這塊土地的先人們早就懂得運用風所帶來的各種便利--它是夏日天然的空調，醃漬食物最自然的乾燥器，也是讓人文思泉湧，帶來無限創作靈感的種子。

然而，隨著時代變遷，電氣化的日常用品逐漸進駐人們的生活。『風』不像汽油柴油能發動引擎作為動力，也無法像水流一般規律的推動機械。如同所有再生能源面臨的問題：如何有效率且低成本的將自然界的力量轉換為生活上能輕易使用的能源？因此，風力發電技術因應而生。

風力發電機(Wind Power Generator)並非新興的技術，它早就出現於各種實驗與應用環境之中，但始終面臨許多問題與障礙。例如傳統風力發電機的噪音問題，以及亂流風導致的不穩定因素。以下很榮幸能得到新高能源科技股份有限公司的協助，針對該公司研發風力發電機的最新技術加以介紹，並分別就市場，技術與應用等觀點分析各種風力發電機設備的優劣與適用性。

新高能源科技『垂直風力發電市場之分析與現況簡介』簡報(PDF檔)

（一）就市場面分析

如上圖，現行針對大型發電(2000kW以上)需求仍然以柴油發電等火力發電為主，此為集中式發電設施：如同現行的火力發電廠，由電力公司統一管理並輸送，如此可獲得最低成本的能源。相對的，針對極小規模的分散性發電需求(例如庭園造景燈光，道路監控儀器)，則採用單位成本較高的太陽能發電設備(由於總量需求少，故總成本尚可接受)。

而目前風力發電的主要搶攻的市場即位於兩者之間的中型規模發電需求：例如一般家用電力，道路照明等等民生需求。傳統上，此部份與大型發電需求共同使用集中式的發電(火力發電為主，集中大型風力發電廠為輔助)，而若能夠有一套成本適中，效率良好並且容易安裝又穩定的中型風力發電系統，則此部份可望使用自然能源取代原有的火力發電設施，達到減碳且節省輸電耗損等多項好處。

就商場角度而言，由於這塊市場目前尚未被開發，且數年內(至2010年)市場需求預計將成倍數增長，雖受限於種種技術與環境，但仍具有極高的潛在市場價值，故可視為市場中的藍海。加上原油價格日漸標高，趁早將技術與資本投入再生能源，其未來成果值得期待。

（二）小型風電系統技術問題分析

雖然小型風力發電系統如前述具有相當的市場潛力，但就技術而言，過去的小型風電系統具有數個問題尚未克服。傳統上，小型風力發電使用技術為『水平軸小型風力發電機』，此設備使用上經常面臨幾個重要的挑戰：

如上圖，傳統的水平軸小型風力發電設備最難以克服的兩項障礙分別為：地形風亂流與噪音問題。為解決此兩項問題，新高科技研發『垂直軸小型風車設計』，克服傳統水平軸風力發電設備的限制。

根據日本小型風電市場調查預測 ，垂直軸風力發電系統總數量將逐年增長，平均年市場成長率約40%，由2001年逐漸成長至2008年，將達到總額140億日圓的市場，並超過水平軸風電設備的40%以上。而垂直小型風電設備除前述兩項重要挑戰外，還有一個關鍵的成功重要標準條件：即『低風速啟動技術』。

如上圖，傳統水平風電系統分別需要在『風車』與『發電機』兩方面克服低風速啟動的困難，不但成本大幅提高，且加入更多機械設備使得維修困難，甚至需要消耗多餘能源達到啟動目的，而垂直式風電系統則一開始克服此種問題。

（三）垂直風電系統應用實例

如同前述，風力發電系統主要市場為中規模分散式發電系統，因此市區家用電源與路燈照明系統為最大宗的適用對象。

上圖為風力發電與太陽發電(光電系統)的組合應用。除了利用垂直風電系統發電外，在白天尚可吸收太陽光作為補助電力來源，同時取得兩種再生能源。此舉補足了過去單一來源的風電系統，若遇到風量不足則路燈無法運作(或者單一光電系統遇到陰天時的狀況)，使得電力系統更為穩定。

上圖則為此垂直風電系統用於一般市區家庭作為輔助電源的情形：將風力發電裝置架設於屋頂或陽台，即可收集風力，供應給一般家庭使用。

垂直軸風力發電機安裝實例簡報(PDF檔)