全球風能協會於今年2月指出，全球風力發電去年增加了17%，總發電量首度超越了核能發電量。此極高的成長率讓人不得不注意一下這個風能究竟有什麼樣的吸引力，讓全世界競相投入開發設置。
這些在台灣的西部沿岸也可以看到的，高高聳立的風力發電機組，你知道他們到底有多大、多高嗎？根據統計國外最新的統計，現在大型風力機葉片的旋轉直徑(就是前面的扇葉掃過的範圍)，在2014年平均將近100公尺，比起15年前的1999年要多出108%，當時才只有50公尺不到。而這將近100公尺的旋轉直徑代表什麼？這可是比一架波音747客機(74公尺)還要長，也已經超過自由女神像手上的那支充滿熱情的火把(93公尺)了。而這還不包含那一根又長又高像煙囪一樣的塔架。如果把塔架也加進來，目前丹麥的風力機系統製造商維斯塔斯(Vestas)所推出的8百萬瓦(8MW)風力機，總高度達到220公尺，直逼艾菲爾鐵塔！更厲害的是，根據美國研究單位聖迪亞國家實驗室(Sandia National Laboratories)的最新研究指出，未來可能有機會看到超過200公尺長的葉片，加上塔架超過500公尺的高度(台北101大樓高度502.8公尺)，滿載發電量為5千萬瓦(50MW)，單單一部機組就可供應超過3萬戶的一般家庭使用，不得不說很神奇！
究竟風力發電機在全世界以及在台灣還有什麼有趣且驚人的事實，就讓下面的幾件事情來告訴你。
1. 人類使用風的力量來做事情，已經有超過4千年的歷史。從過去我們習知的風車，用來搗碎稻穀或是用來打水。現在則是用來發電，創造更多更有用的價值。
2. 現代大型風力機可不簡單，就像是一部汽車一樣，非常複雜。包含葉片系統、傳動系統、電力系統、控制系統等次系統，整合搭配後才能穩定有效率的發電，內部元件總數量超過8千個。
3. 全球瘋風能。到去年(2015年)底為止，全世界風力發電裝置容量已經達到4320億瓦(432GW)，過去一年就增加了630億瓦(63GW)。這等同於目前台灣常看到的單機機組容量2百萬瓦(2MW)的31,500倍，也等同於大約11座的台中火力發電廠(每座58億瓦(5.8GW))。大家可以想像有3萬多架風力機組擺在一起的壯觀景象。另外再進一步想像，如果這些機組換成11座火力發電廠，一起排放二氧化碳的景象。熟優熟劣，可想而知。
4. 風力發電技術相對成熟，在很多國家已經變成一項穩定的電力來源。在2015年，丹麥的風力發電量占了全國用電量的42%。透過歐洲大陸的電網互聯功能，更可以互通有無，進行風電的買賣。丹麥在2016年3月8日創下紀錄，整整連續24小時，國內的電力來源都是靠風力發電，多出來的40%電力還可以賣到鄰近的德國、瑞典與挪威。
5. 台灣的風力資源豐富，全世界數一數二的風場(平均風速越高，整體發電量越多)就在台灣海峽，保守估計約有300億瓦(30GW)的海上風能可以開發，等同23座的第一核能發電廠(12億6千萬瓦(1.26GW))，或是5座台中火力發電廠。若可以取代，不僅減少大量二氧化碳排放，也排除了使用核能的風險與核廢料存放的問題。
6. 台灣裝了多少風力發電？目前有超過320架大型風力發電機組，總發電容量超過6億4千萬瓦(640MW)，但還不到全國發電量的1%。目前規劃在2030年達到超過1000架風力機，容量52億瓦(5.2GW)的目標。政府與廠商正積極的推動開發中，可望在未來十幾年內看到蓬勃發展的台灣風電業。
7. 風力發電並不是昂貴的再生能源！在2009年時，陸上的風力發電就已經很便宜，平均1度電約2.2元新台幣。到了2015年，平均一度電更接近1.5元新台幣，已經很接近目前的火力發電成本了。若是把風力發電的減碳效益考量進去，肯定是比火力發電還要有競爭力。
說了這麼多厲害的資訊。但其實，風力發電還是有讓人憂心的地方。讓我們繼續看下去：
8. 風力發電不穩定，也無法控制。在台灣，夏天沒有風的時候，再高再大也沒辦法轉動起來發電，這時候感覺有點英雄無用武之地啊！諷刺的是，反而在東北季風帶來的強勁風勢下，這時候用電量需求相對較小，卻提供了非常多的發電量。很無奈，大自然的風可不是我們可以控制它的，說來就來、說走就走。這是風力發電第一個致命傷。
9. 風越大越好嗎？其實風太大也不行。風力強大的時候，力量不可小覷，硬是想發電反而可能導致設備損壞。因此你可以看到，風大的時候或是颱風天的時候，通常超過每秒25公尺的速度，那些大風扇其實是不敢轉，乖乖站著不動的。真要不小心動起來，那可不是說著玩的，很多風力機的倒塌案例也證明了強風下亂動是沒有好下場的。這是第二個無法承受之重的缺點。
10. 風力發電讓人生病？聽說住在風力發電機附近的人，會得到一種風機症候群的病兆(wind turbine syndrome)。無論是由於風力機運轉時發出的過大噪音、持續旋轉中隱含的低頻噪音(聽不到神經卻感受的到)、咻咻咻的風切聲、或是因為太陽照射而不斷旋轉的陰影，對於附近居住者或多或少產生了影響。雖然各國法規都有規定限制機組固定範圍或條件下不能設置風力機組，但即使如此似乎還是對某些人造成了困擾。這個現象目前尚無定論，正反兩方各執一詞。
11. 風力發電對飛禽生態造成影響？有些人因為鳥類被風力機葉片掃到或是撞到葉片塔架死亡而反對風力機的設置。但其實從很多數據來看，鳥類的最大敵人其實是貓還有建築結構，像是電線、建築物窗戶、殺蟲劑、車輛等，這些每年都各造成幾千萬到幾億隻的鳥類死亡。而風力機造成的傷害遠低於這些，僅僅是幾萬隻的範圍。似乎要躲開風力機比起其他的威脅要來的容易多了。
說好是10件，卻說了11件事情。其實還有更多的呢！像是風力發電是否只能夠是三個葉片的風車形狀，是否還有更具效率更好的設計呢？就讓大家來發掘，一起認識更多的再生能源知識吧。
Reference: https://scitechvista.nat.gov.tw/c/sZMf.htm
發電原理
風能轉換靠風力機，而風力機主要是藉由空氣流動（即風）轉動葉片來發電。 葉輪(rotor)為風力機轉換利用風能最重要的系統之一，葉片鎖定於輪轂 (hub)構成葉輪，受風吹之空氣動力作用（包括升力及阻力）繞軸旋轉，擷取風的動能，進而轉換成有用的電能。
風力機大型化
葉片愈長，其受風面積愈大，所能擷取的風能就愈多。一般而言，風力機之輸出電能約與葉輪直徑平方成正比；而塔架高度亦隨之增加。
使用方式
- 與電力網直接併聯發電系統
目前風力發電約90%以上都是和與電網併聯方式使用，當風大時儘量用風力機發電，當風小或無風時再使用市電。 - 與柴油機 / 太陽光電混合發電系統。
- 獨立使用。
獨立或混合發電系統一般使用於偏遠地區或電力網無法到達的地方，如大陸的內蒙古地區。
風力機組構造
現今商業化主流風力機為水平軸、三葉式翼型風力發電機，其主要由葉輪、傳動發電系統、控制系統及塔架等單元所構成。
- 葉片轉子：受氣動作用，繞軸旋轉，將風能變為機械能。
- 作功裝置-齒輪箱：轉子所獲得的機械能藉著帶動發電機。
- 增速裝置-發電機：機電轉換時需利用增速齒輪箱提升轉速，以帶動發電機。
- 控制系統：包括阻止風力機超轉速的調速控制、迎風轉向的方向控制，以及確保風力機安全運轉的安全控制等。
- 塔架：用來支撐風力機，並使風力機的迴轉中心有一定的高度。
- 機艙：保護風力機的傳動發電機與部分機電控制系統。
風力機架構
目前商業化風力機皆使用微電腦監控，可隨風速、風向的大小變化而自動啟動、關機、迎風轉向，並具遠距監控及異狀保護功能。正常狀況下自動運轉，不需人員操作，因此有 「無人電廠」的稱呼。
離岸式風力電場
因為陸上風況好的場址有限，海上有更好的風力資源，可大規模開發，因此風力發電已朝向海域發展。對於四面環海且地狹人稠的台灣，離岸式風力發電更是具有發展潛力。
全世界第一座商業運轉的離岸式風力電場
2000年丹麥Middelgrunden40MW(20 x 2MW)
Reference: https://www.twtpo.org.tw/knowledge_show.aspx?id=24
你知道台灣擁有全球看好的風力發電區嗎？
在所有綠能能源之中，風力發電可說是眾星拱月，被世界各國推崇且急欲跟進。讓風力發電早早擠身進入國際綠能主流的原因，不外乎是風力發電過程所產生的污染，相對於其他綠能能源較低，且實際運作狀況幾乎可達到零排碳的目標，被譽為是「最乾淨的能源」。
經過多年的發展，優良的陸域風場趨近飽和的狀況下，離岸風場已經成為各國風力發電發展策略的進行式；以目前全球的離岸風力發電裝置分佈來看，超過97%的離岸風力發電裝置位在歐洲地區，而目前前三大累積離岸風力發電裝置量的英國、丹麥和德國，不止於此，甚至已經開始部署、準備進攻未來的風力發電市場 — 亞洲。
台灣風力發電優勢
市場研究機構MarketsandMarkets發布的預測曾指出，未來的風電市場將以亞洲為主、其次為歐洲與北美；而位處亞洲的台灣，早在2014年時就曾在國際工程顧問公司4C Offshore的全球「23年平均風速觀測」研究展露鋒芒，該項研究指出世界上風力最強的20處離岸風場，其中有16處就位於台灣海峽內，還包辦了第二名至第十名的寶座。
最主要的原因是台灣地理位置深受季風影響，台灣海峽在每年10月開始迎接東北季風，外加台灣中央山脈與福建武夷山脈的夾擊，讓平均風速可以達到罕見速度；美國太空總署NASA也發現彰化沿海地區的常年風速高達7m/s以上，風力平均密度超過750W/m2，因此，不難想像台灣海上風力發電的潛力驚人。
雖然相較於陸域風場，離岸風場屬於高成本且高風險的開發，但隨著離岸風機產品生產經驗值持續累積，生產效率也逐步提升，且原物料採購成本不斷降低，種種因素對於未來離岸風場的發展而言是非常有利的。
另外，若將台灣地狹人稠的特色考量在內，架設陸域風場更顯得不是合適的選項，反倒是離岸風電可安裝總面積多達5640平方公里，再加上離岸風場障礙物較少，氣流穩定性較佳，可以避免噪音干擾或是視覺衝擊，對於與台灣民眾來說無非是一大益處。
政府積極推廣綠能計畫
確立地理環境和技術層面的優勢之外，政府政策近年來也逐漸朝向離岸風力發電的目標前進。首座離岸風力發電示範機組在2016年10月於竹南外海架設完成之後，經濟部擬定了民國106年至109年的「風力發電4年推動計畫」，更於2018年公布「2025年非核家園政府」，宣布將綠能能源佔全國電力的比例提高至20%。其中包括離岸風電，計畫達到300萬瓩的總裝置容量。
為實現這項承諾，假如以每支風機裝置容量為500至800MW（萬瓦）來計算，未來七年內將要建造大約1000隻的離岸風機，每年發電量則多達198億度，年減碳量可有1045萬噸，相當於十億棵樹一年碳吸收量。
有了政府政策力挺加乘，來自世界各地的知名外商紛紛來台插旗，像是丹麥的離岸風電開發商沃旭能源（Ørsted，原名DONG Energy）、新加坡的玉山能源（Yushan）、加拿大的北陸電力NPI、澳洲的麥格理資本（Macquarie Capital）和哥本哈根基礎建設基金（CiP，Copenhagen infrastructure Partners）和德國達德能源集團（WPD）等等，本地商則有上緯新能源、力麗、中鋼、台電和亞泥等等。
此舉也讓更多外國人知道台灣有個地方叫做彰化（Changhua），因為這裡將會是下一個全球矚目的優質風場，發揮取之不盡、用之不竭的綠能能源。
此外，不只是彰化將揚名國際，為配合彰化外海的離岸風場的發展，台中港未來也將規劃成為全球最大的離岸風電港。在建造離岸風場的過程中，也需要有載運大型機具、裝卸、組裝零件和存放的用地，因此選定接近彰化離岸風場、具有多座深水碼頭的台中港作為綠能建設組裝維修的核心基地。
根據經濟部能源局的預估值，啟動離岸風電建設，可以帶動多達新台幣6135億元的投資效益，以及創造上萬人次的就業機會，大幅增加專業人才需求，為台灣產業和就業機會注入新的能量。
擁有多項優異風力發電條件的台灣，是各界引頸期盼的綠能新世界，如何好好發展應用也是我們需要思考的課題。雖然眼前仍有許多挑戰，但當一切計劃逐步付諸實行，脫離紙上談兵的階段，相信會是台灣綠能能源的一大突破。
Reference: https://www.thenewslens.com/feature/save-ourselves-and-go-green/105494
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