可抵抗最強風暴的風力渦輪機(下集）

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儘管清水的渦輪機看起來很大，但實際上它與傳統的螺旋槳渦輪機相比，卻是非常的矮小。日本傳統螺旋槳渦輪的葉片通常會達到40公尺長，塔高近80公尺。例如，北海道的傳統渦輪機的最大輸出功率為3兆瓦 (MW)，相比之下，Challenergy風力渦輪機目前只能產生10KW（或0.01MW）。但是清水計劃將他的渦輪機擴大到100KW，這將需要一個大約50公尺高的渦輪機。

雖然它們可能永遠都不會像傳統渦輪機那樣高效，但這些攪拌狀結構的吸引力在於它們的堅固性。安裝在沖繩石垣市的10KW版本已經在颱風期間首次發電，Challenergy認為這已經是世界首創。2019年10月，石垣島躲過了海貝思颱風，但一場較小的風暴，米塔格颱風襲擊了該島。 Challenergy的傳感器記錄到風暴期間的最大風速為43至45m/s。他們聲稱他們的裝置可以承受高達70m/s的風速，但運行上限為40m/s。從這個角度來看，海貝思颱風的10分鐘持續風速為54m/s，一分鐘持續風速為72m/s，這意味著只有最大颱風的最高峰才會對渦輪機構成威脅。

今天大多數的螺旋槳渦輪機的運行極限都約為20-30m/s。總部位於挪威的國際能源諮詢公司，DNV GL的首席工程師，Alex Byrne專門研究風能，她說這是一個設計決定，“如果渦輪機設計師選擇這樣做，他們也可以設計出運行速限40m/s的渦輪機。但是，對於使用他們的渦輪機的大多數站點而言，將其設計為具有較低的切斷風速，在經濟上更有意義。”

穩定供電

對於世界上許多使用渦輪機的地點，每年可能只有幾個小時的風速可達25m/s或更高。對於此類站點，創建非常強大的渦輪機是沒有意義的。“Challenergy的目標是現代風力渦輪機所不針對的應用，這沒有好壞，這只是意味著Challenergy需要確保他們的應用可以達到該有的經濟效益，”Byrne說。

Challenergy的渦輪機售價為250,000美元，考量到一個功率相當的小型標準螺旋槳風力渦輪機通常只要花費數萬美元，這很昂貴。大型商用風力渦輪機的成本高達200萬美元，但由於它們可以產生兆瓦的電力，從長遠來看他們更符合經濟效益。

小林同意站點的平均風速，對於確定哪種渦輪機才最佳符合經濟意義來說非常重要。對於偶爾經歷高風速的站點，Challenergy的渦輪機就會變成是一個昂貴的超額工程。不過，如果當其他渦輪機可能因高風速或亂流而無法運行時，風力渦輪機可以發電更長時間，那麼這種渦輪機就可以發揮作用。

菲律賓是亞洲颱風最容易發生的國家，也可以為了其他原因為這些強大的渦輪機提供一個很好的場所。在菲律賓的許多地區，小型柴油發電機很常見，但在整個群島運輸柴油會推高成本，尤其是對於更偏遠的島嶼，因此使用再生能源替代品就變得更具吸引力。菲律賓當地政府已承諾購買七台Challenergy 的渦輪機，而這些渦輪機將構成一些微電網的一部分。

這些微電網將結合太陽能技術以及Challenergy的風力渦輪機，該風力渦輪機將為電池和柴油發電機充電。 Byrne表示，在微電網環境中，小型、堅固、且高度可靠的渦輪機可能是該技術的一個很好的應用。“每年產生的能源的可靠性和資本成本，將是首要關注的問題，”Bryne說。“如果清水聲稱的高可靠性和高容量係數是真的，那麼它可能會非常引人注目。”

Bryne的總結是，對於任何風力渦輪機而言，客戶都應該能夠計算出每年可以產生多少能量。她說，渦輪供應商應該提供功率曲線，顯示不同風速下電力輸出有多大。有了這些信息，買家就可以計算出特定的渦輪機是否適合某個地點。

全球暖化將對海洋和極端天氣事件產生深遠的影響， 2019年政府間氣候變化專門委員會報告指出，極端聖嬰和反聖嬰事件可能還會更頻繁地發生。

對菲律賓來說，這可能會導致更強烈、更頻繁的颱風。在過去的37年裡，襲擊東亞和東南亞的颱風已經增強了12-15%，其中四、五類風暴的比例增加了一至三倍。這項研究的合著者謝尚平指出，最強烈的颱風正在變得更加強烈。“海平面的上升和颶風的加劇將對沿海社區構成嚴重威脅，”謝尚平說。

東京大學全球氣候動力學副教授 Yu Kosaka表示，接近日本的颱風總數沒有任何變化，但最近它們所走的路徑卻變得不易預測。“在過去幾年中，我們在準備不足的地區也看到了不尋常的颱風軌跡及登陸，”她說。“颱風通常都會襲擊日本西部，所以這些地區已做好了準備。但最近幾年，更多的颱風卻襲擊了日本東部和北部。”在日本附近經過的極強溫帶氣旋（有時稱為“炸彈氣旋”或“爆炸性氣旋”）也有所增加。

有鑑於此，建造能夠承受得住氣候變遷影響的渦輪機的前景令人望而生畏，能夠抵禦這些颱風的渦輪機將成為必要的生命線。清水的渦輪機已經度過了第一場風暴，工程師對此也充滿希望。剩下的問題就是渦輪機技術的發展速度，能否跟得上極端風暴變得越來越強的速度。

原著: Lu-Hai Liang; September 4, 2020