风车的演变国外风力发电发展.PDFVIP

風力發電專輯4 5風力發電專輯 文／朱瑞墉 ▲ 觀音大園風力發電站，每台機組1,500瓩，為美國GE公司製造，從大園到觀音一共有20台機組（李 文彬提供）。 風車的演變 風力為天然能源之一，自古就被人 應用於帆船及風車，風車可利用於給水、 排水裝置、灌溉、脫穀及輾米磨粉等，最 早風車是用於輾磨，促進農業生產獲利 甚大，由風車的英文“Windmill”（風磨 坊）可知。中國在西元前即普遍使用，到 了十字軍東征，風車乃由中東傳入歐洲， 荷蘭利用於窪地排水尤為發達。古老的風 車為箱型風車，風車之軸橫置塔上，迎風 旋轉，古色古香，已成為荷蘭的地標。這 種風車的扇葉比目前發電用風車的扇葉寬 闊得多，唐吉訶德小說中的主角還曾騎馬 和「風車惡魔」大戰，而被扇葉打落墜 馬。早年風車靠人力調整風向迴轉相當不 便，到18世紀自動風向及自動調速裝置發 明後才有改善。風車體型由小漸大，早期 風車直徑約20公尺，所用材料古代以木 材為主，到60年前已發展到100公尺，並 改為金屬及鋼料製作，風車車翼經多次改 良，翼數自四翼改為三翼，又因流體力學 理論的進步，翼型之形狀與大小，均可適 合任何狀態，使用非常方便。但早年國際 原油價格僅每桶5美元，風力的成本高反而 不受歡迎。 國外風力發電發展 早年德國對風力發電頗有研究，在60 年前20瓩風力發電機多用於農村，對德國 農村電氣化貢獻甚大，當時幾千瓩的風力 發電廠適合一般供電。大風力發電機扇葉 直徑約數10公尺到100公尺，風速每秒3.5 公尺以上即可發電，當時風力發電機每度 (KWH)發電成本0.03-0.04馬克，建風力 發電機成本高。但德國缺乏石油及煤等資 源，有長遠的眼光全力研發風力機，現為 全球風力發電的第一大國。丹麥因煤及石 油均不足，早年亦積極研究風力發電，現 在風力發電量占該國總發電量35%，高居 世界第一。 二次能源危機後，歐美先進國家積極 開發各種替代能源，1986年美國加州的風 力發電總裝置達190萬瓩。風力發電以風 車發展基礎融入近代科技及新材料，風力 發電機的容量、性能及可靠度不斷提昇， 近十年全球風力發電量增加10倍。風力機 的單機容量不斷增大，2,000瓩與4,500瓩 級機組均已推出，6,000瓩機組亦在進行 研發，目前每瓩裝置成本降低到1,000～ 2,000美元。風力發電成本也大幅下降至 美金5分以下，可與傳統發電競爭，且污 風力發電專輯6 7風力發電專輯 染性少，極受人們重視，風力發電現已是 再生能源中最經濟、使用最多的一種。幾 年前日本在青森完成一座12萬瓩的風力 電廠；印度及西班牙等國家近年大力發 展風力發電。近年各國安裝裝置容量急 遽增加，風力發電每年以1,000萬瓩之速 度增加，2006年底全球風力發電裝置容 量已超過7,430萬瓩，全球有46國應用風 力發電，主要分佈於歐洲（51%）與北 美洲（23%），前五名國家分別為德國 （2,065萬瓩）、美國（1,163萬瓩）、西 班牙(1,161萬瓩)、印度（622萬瓩）及丹 麥（310萬瓩）；另外中國大陸擴增達258 萬瓩，而日本亦擴增達149萬瓩。北京奧 運村的屋頂裝設風力發電機，展現對“綠 色奧運”的重視，近來甘肅省規劃了兩個 百萬瓩級的風力電廠，新疆、內蒙及沿海 各省都有大型風力發電專案，江蘇省近千 里的海岸線，幾乎各縣都在規劃建設10萬 至20萬瓩風力電廠，中國大陸正進入一場 熱鬧的「搶風」大戰。 台灣第一台風力發電機 台灣地區自產能源十分缺乏，在風力 均勻的地方，以風力機供電，亦是一個良 好方案。台電公司朱協理江淮曾於民國46 年8月擔任台灣省政府建設廳長，聘周春 傳處長為副廳長，民國48年12月朱江淮再 返台電任協理，認為當時台電公司每年要 補貼澎湖地區火力發電的500萬元虧損， 是台電的成本控制目標之一。朱江淮協理 認為風力發電不必為火力發電廠的燃料操 心，是離島澎湖很好的電源。 當時丹麥因煤及石油均感不足，努力 研究風力發電，獲得極好的成果，朱協理 剛好有機會參觀「風力發電大國丹麥」， ▲ 台電石門風力發電站的開關控制盤，操作者為電氣主任魏飛彪先生（陳台裕提供）。 就向黃總經理煇推薦周春傳處長參加聯合 國新能源的會議，並參觀丹麥風力發電的 實況，返國時帶回很多風力發電的資料， 規劃台灣的風力發電，為我國電業史上空 前的創舉。在台電公司長期開發電源及利 用天然資源的原則下，發展風力發電頗具 時代意義。經黃總經理煇的同意，交由台 電修理廠設計與製造50瓩風力發電機，經 該廠同仁悉心協力研究下，於次年夏初完 成初步設計工作，此風力發電計劃在我國 尚屬創舉。 試驗用之風力發電機，於民國52年底 全部設計完成，次年11月在新竹海邊的高 地完成試驗，該風力發電機於民國54年1