風力發電解析／風力發電夯 10年飆10倍

2009/11/09 【聯合報╱記者湯雅雯、郭錦萍】 風力發電最早在歐洲發展，圖中是法國南部小鎮，大型風機和老教堂並存的情形。 （法新社）最近幾個月，不但歐美紛紛宣布要擴建超大風力電場，中國大陸更急起直追，和美國共同發展全世界最大的風力發電場。這股「風」潮，真是銳不可當。 「風能」泛指流動空氣的動能，它主要是因太陽輻射能傳送到地球表面時，因地表受熱不均勻造成溫差、產生氣壓差，再加上地球自轉，最後形成空氣流動。風能可說是由太陽能轉化而成。
若要從風動取得人類可用的電能，按空氣動力學理論，風能與風速的三次方成正比，理論上風速愈高能量愈高，但其實以橫軸式風力機而言，風能轉換為機械能效率最高是0.593，此即所謂的貝茲極限（Betz limit）。
根據估算，若是用橫軸式風力發電機，當風速達20公尺／秒且葉輪直徑為4公尺時，風力機所輸出的功率高達9kW；一般而言當風速低於4公尺／秒時，雖然風力機仍具有發電能力，通常也不會讓它發電，以避免風力機切離、投入電力系統的次數過於頻繁。反之，通常風速高於25公尺／秒時，則會鎖住風機轉子暫停發電，以避免超速運轉。
風力發電過程不需要任何燃料，也不排放汙水、廢氣，還能有效降低燃油或燃煤發電對環境所造成的汙染，「風力每發一度電約可減少0.25公升的燃油消耗」，一座新型的2MW（百萬瓦）大型風機，每年平均可節省1.25噸燃油的消耗，同時可減少約3000噸的二氧化碳排放。
根據全球風力發電調查報告指出，1997年全球風力發電市場只有1530MW，到2006年時安裝容量達到15197MW，十年來成長10倍。
核能研究所工程組副組長張欽然說，目前全球風能發展最成熟的國家為德國，主因為政府大力支持，加上利多的獎勵政策，發展近20年，大型風機技術完整。
其他國家包括美國、印度、中國、西班牙、義大利等均大力發展大型風力發電機（1.5MW以上）。
近來大陸也積極推動「中國風電」計畫，在甘肅、新疆等地打造大型風場，每年幾乎成倍數增長，據大陸媒體指出，目前中國風機的製造能力不但已能滿足國內市場，還準備朝國際市場拓展。
資料顯示，中國大陸2008年風電新增容量為6250MW，成長89％，僅次於美國的8400MW，遠高於印度1800MW。清華大學特聘教授馬振基指出，由於大陸風電自主能力大幅提升，未來中國風電產業的發展值得注意。
台科大電機工程系教授陳在相表示，國際間對風力發電機的分類，通常超過1MW（百萬瓦）稱大型風機，150KW（瓩）以下為中小型風機。台灣中小型風機在技術面上已具備自主發展能量，但未來設廠及市場可能仍以大陸或外銷東南亞為主。
在台灣我們看到的風力發電機都設在陸地上，但歐洲各國也積極設在海上的「離岸風場」開拓。張欽然指出，以愛爾蘭風力發電開發商為例，正積極推動「跨歐盟超級電網」，以高壓直流輸電系統，串連歐盟各海域的離岸型風場，彼此互補，使歐盟離岸風力發電不再受地域和天候限制，可長期穩定供電。