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丹麥科技大學:風電研究的先驅

  • 時間:2018-04-30 20:18
  • 新聞引據:中央社
  • 撰稿編輯:黃啟霖
丹麥科技大學:風電研究的先驅
位於哥本哈根外海3.5公里的Middelgrunden風場,從知名景點美人魚雕像就可以看到,經費一部分來自民眾集資組成的合作社,2000年完工時是世界上最大的離岸風場。
(圖:中央社)
丹麥的用電量超過四成來自風力發電,比例居世界第一,站在首都哥本哈根著名的景點美人魚雕像前向大海望去,就可看到一整排風機在海面上不停地旋轉。
這個面積比台灣稍大、人口近600萬的北歐小國,如何成為首屈一指的風力發電大國?
丹麥科技大學(Technical University of Denmark)風能系副系主任顏森(Peter Hjuler Jensen)表示,沒有中斷過的研發和製造,以及政府的意志力,造就丹麥強大的風電業。
丹麥科大風能系的淵源,可追溯到1970年代的石油危機。丹麥的能源幾乎完全依賴進口,石油危機讓人民首度意識到能源自主的重要性。因此,早在1979年,丹麥政府就開始補貼業者架設風機,丹麥科大也在當時投入風力發電的研究。
丹麥地勢平坦,三面環海,風力資源本就豐富。社會對反核能發電有共識,則是丹麥比他國早一步發展風電的另一個原因。
丹麥科大風能系所在的里索(Riso)校區,原本是核能研究的重鎮,1980年代國會立法禁止興建核電廠,政府改將資源投入再生能源,才開始以風電為研究重心。全球反核運動和能源轉型的象徵「微笑太陽」,即是由丹麥的大學生設計,再傳播到世界各地。
紮實的研究是產業發展的基礎。丹麥科大風能系的運作經費,有高達四成來自業界的委託研究案,全系150位學者的研究領域包括氣象勘查、環境與生態影響評估、風場的規劃與維護、水下基礎與葉片的設計、風機的結構與測試,可說涵蓋了陸域和離岸風場建設和經營的整個產業鏈。
丹麥科大風能系自我定位為風電研究的先驅,帶領產業前進。風機為降低發電成本和增加發電量,不斷往高處發展,早在2000年,當市場主流還是2MW(MW=千瓩或百萬瓦)風機的時候,丹麥科大就申請到歐洲聯盟(EU)經費,與歐洲各國學者合作研發20MW的風機,在研究過程中累積的知識和經驗,如今廣為歐洲業界採用。
2010年,位於西北部的奧斯特理特(Osterild)、由丹麥科大主導的國家測試中心啟用,專門測試大型風機,現在市場上可見的最大機種三菱重工維特斯公司(MHI Vestas)的8MW風機,就是在當地測試多年後才上市。
不過,北海和丹麥的陸地,有時會出現風速每秒50公尺的強風,台灣也經常遭到風速每秒51公尺以上的強烈颱風的侵襲。隨著氣候變遷加劇,強風出現的頻率愈來愈高,有必要研發更耐用的下一代風機。
丹麥科大因此蓋了一座世界上獨一無二的測試隧道,今年4月中才由備受民眾愛戴的尤阿金王子(Prince Joachim of Denmark)剪綵啟用,可見風力發電在丹麥受重視的程度。
這座以19世紀末製造出風機的丹麥科學家庫爾(Poul la Cour)為名的隧道,可用每秒105公尺、相當於每小時378公里的極端風速來測試風機的葉片和噪音。「我們連測試用的葉片都能自己製造」,顏森在介紹這座先進設備時難掩自豪。
丹麥科大研究風電將近40年,豐富的經驗吸引各國人士取經。台灣的產業先鋒工業技術研究院,早在2005年就拜訪過此地,之後隔了10多年,直到2017年政府改變政策後才再度來訪,顏森推測,「台灣應是曾想發展風力發電,但沒有堅持下去。」
台灣的風電產業,目前處於起步階段,對於打算投入風電的台灣廠商有什麼建議?
顏森表示,風機的構造表面看來很簡單,不少人因此誤以為很容易研發,「事實上風電很複雜,歷史上許多公司都失敗了。」
他說,丹麥科大剛開始研究風機的時候,世界上還沒有製造標準,如今國際電工委員會(IEC)對風機的設計和性能已有清楚的規範,風機製造也早已是成熟的工業,「未來,風電發展的腳步只會更快,競爭更劇烈。」

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