風力發電

風力的間歇性,過去常被視為利用風能供電的障礙,對於單一機組,的確受限於此,但若將所有國內裝置的風力機加以連結,如此的波動即被抵銷。隨著風力發電占電力供應比例的增加,若遇到長時間的無風期,則需有備用電廠提供支援。此工作短期可由現有電廠完成,長期而言可由生質能、水力電廠來擔任。

因應間歇性問題可採下述三種方式:

  1. 間斷式使用:抽水灌溉,水產養殖,居民、牲畜用水。使用動力無須持續穩定,偶有間斷亦無妨。
  2. 儲能式使用:利用電池、飛輪、抽蓄等儲能方式,將動力貯存,以供無風時使用。
  3. 併網式使用:將風力機與水力、火力發電係統並聯配合,風小或無風時以水力或火力立即補充,使電力供應穩定持續。

綜上所述,風力發電的間歇性問題主要可藉由儲能技術以及智慧併網技術予以緩解。隨著技術研發不斷精進,未來風能的利用也將越來越有效率,並逐步貼近民眾的需求。

風力發電受自然條件影響,其電力供應具有間歇性。此一問題可藉由適當調度風力與火力發電機的電力輸出得到緩解;但如在電網不發達地區以風能作為主要電力供應時,通常則需透過儲能系統加以調節,以確保電力之穩定輸出。

部分之小型風力發電機利用蓄電之方式儲存電力。例如在離島或高山之發電機,電力無法饋網,故可直接採用小型蓄電池作儲能之用,即透過轉換器充電到蓄電池中,再透過逆變器(inverter)轉換成交流電供一般的電器使用。

發電量是輸出功率與發電時間的乘積,因此對照功率曲線便可簡單估算風力機的發電量。假設當地年平均風速為5m/s,對照功率曲線得知1kW風力機實際輸出功率為120W,若可用率為100%(假設無故障與例行維修),估計年發電量約為1,051度。

年發電量= 0.12(kW) x 365(天) x 24(小時) x 100% = 1,051 kWh

風能機械能電風力機藉由空氣的氣動力作用轉動葉片,將風的動能轉換成電能。

風力發電的原理,是利用風力帶動風車葉片旋轉,再透過增速機將旋轉的速度提升,來促使發電機發電。依據目前的風車技術,大約是每秒三公尺的風速,便可以開始發電,並產生風速在每秒十三至十五公尺時(大樹幹搖動的程度)的輸出力道。

風速愈大,風能愈高,可產出之電力也愈多,因此選擇良好的風場甚為重要。

風力發電機主要使用方式包括:

  1. 與電力網直接併聯發電系統
  2. 與柴油機/太陽光電混合發電系統
  3. 獨立使用:目前風力發電約90%以上都是與電網併聯方式使用,當風力旺盛時使用風力機發電,遇風小或無風時則可使用市電;而獨立或與其他能源混合發電系統,一般則使用在偏遠地區或電力網無法到達的地方。

風力機發電與行動電話發射電磁波不同,風力發電發出的電是11.4kV/22.8kV的電,幾乎沒有電磁波的問題。一般而言,會有電磁波通常屬於大型發電廠,其電壓高達161kV/345kV超高壓變電站,才會有電磁波問題。

另根據工研院於2010年5月27日在桃園觀威風力發電之開關場及兩座風力機下所做之電磁波測試結果,風力機產生的電磁波,經多次量測僅為0.03μT~0.04μT(相當於0.3~0.4毫高斯,一般家用微波爐的電磁波約為750~2,000毫高斯)。風力機產生的電磁波比家門口電線桿的電線還低,且遠遠低於各類家電產生之電磁波。

風力機設置是否影響景觀,涉及個人主觀及多重社會因素,例如:個人審美觀、對風力機的理解程度及對再生源的需求…等,見仁見智,難有定論。

通常風力發電機的設置常形成一個面積廣闊的「風電場」,多架風力機隨風一起轉動,看來賞心悅目。然而也有少部份人士質疑風力機設置有礙自然景觀。所以,德國嘗試將風力機設置融入當地環境,塔的下半部漆成與牧場同色系的綠色,往上則漸漸變淺,以基地環境整體性作為設計考量,讓風力機與當地紋理和諧共生;從融入當地景觀,降低視覺衝擊著手。

風力資源的好壞對風力發電機的發電量極為重要,在規劃時需考量設置區域的風資源特性,而風資源特性良好通常係指風期長、平均風速大、風力平穩且不受遮擋。

地理條件上能否形成穩定且充足的風。風速越高的地區,風力發電機獲得的風能越多,相對的經濟效益越好;風向穩定少紊流的環境對風力發電機本身的磨耗較低,機組較不易受損,運轉壽命較長。因此需慎選周遭環境,避免風力機設備受建築物、樹木遮擋產生擾流影響。考慮地理環境適宜及交通便利,需要寬廣的道路方能順利運輸巨大葉片與塔身,且有足夠輸送發電電力的電纜,以減少投資成本並增加出力。

有關風力機噪音部分,依「環境影響評估法」、「環境影響評估施行細則」、「噪音管制法」及「噪音管制法施行細則」規定,已於環評階段、施工階段及營運階段加以規範。若對噪音有疑慮,可告知地方政府環保局或行政院環境保護署,環保單位將依其「噪音管制標準」及查核機制予以處理,若未符合管制標準,將限期改善,未如期改善者,得按次或連續處罰新臺幣6千元以上6萬元以下罰鍰,或令其停工、停業或停止使用,至符合噪音管制標準時為止,以維護國民健康及環境安寧。2013年8月5日環保署所公告之規定,參考法國、紐西蘭、英國、南澳及義大利之管制方式,採噪音增量管制方式管制全頻噪音,低頻則採單一標準管制。

中華民國99年4月29日經能字第09904602690號,依據「再生能源發展條例」第三條第二項,訂定「風力發電離岸系統設置海域範圍所定低潮線」,並自即日生效。其所稱「風力發電離岸系統設置海域範圍所定低潮線」,指最低低潮線,並以最新版(採最大比例尺)海軍大氣海洋局刊行之中華民國海軍水道圖所示「深度為零公尺等深線」輔以水深地形量測為準。

  1. 年發電量(度):8MW*1000度*3600(離岸滿發時數)=28,800,000度=28,800千度
  2. 年可供家戶數:28,800,000度÷(303*12)=7,920戶(備註 : 105年每戶家庭每月平均用電量303度,每年台電公司公告)
  3. 年二氧化碳減排(噸):28,800,000度*0.554=15,955,200噸(備註 : 106年電力排放係數0.554公斤CO2e/度,每年能源局網站公告)