风力发电机的优点

15-2風能風能

風力發電機在轉換風力過程中不會排放二氧化碳及任何污染物質，更沒有放射性物質的困擾，是非常乾淨的能源，因此廣受注重環境保護的歐美國家的歡迎，成為應用最多的再生能源技術之一。25-2風能歐盟各國風能總發電之情形(2007年底)

資料來源:歐洲風能協會,200827拉脫維雅35盧森堡50立陶宛58愛沙尼亞70保加利亞110芬蘭274波蘭287比利時788瑞典805愛爾蘭發電量(MW)國家982奧地利1,746荷蘭2,150葡萄牙2,389英國2,454法國2,726義大利3,125丹麥15,145西班牙22,247德國發電量(MW)國家871

希臘3風力產業為目前替代性能源發展最為快速的產業，根據全球風能協會(GWEC)統計資料顯示，2008年全球新安裝風能產能達到27,000MW，其中美國新安裝風能產能達到8,000MW，占新能源產量的40%以上，首度擊敗德國成為風力發電最大國，2008年全球風能總投資金額為514億美元，預計2018年將達到1391億美元，成長幅度為170.62%。而中國的風能發電量也開始急起直追，可望在今年底以前成為全球風能產能的最大國。根據台電的資料顯示2008年底全台風力發電總發電量為24.60萬千瓦，占總發電量的0.64%，顯示台灣仍有相當大的發展空間。

4以目前的技術，太陽能發電一度成本高達十四．五元，風力發電也要一．四至兩元左右，核能發電的一．四元、燃煤發電的一．三元。風力發電只要油價高於每桶30美元，即可損益兩平，遠勝於太陽能的70美元、生質能中甘蔗的35美元、玉米的55美元以及小麥的75美元成本門檻。5由於台灣中央山脈與大陸福建省戴雲山脈所形成的狹管效應，讓台灣形成良好的風場，除了澎湖以外，在本島西部沿岸，其實已有多家風力發電業者正如鴨子划水，在風力資源豐沛的地區「插旗」，一待再生能源發展條例通過，即可鳴槍起跑。據經濟部能源局統計，目前已經有五十九個申請案，其中，進度最快的是德商英華威，其所擁有的苗栗竹南和大鵬兩座風場，已在今年三月動工，而英華威更計畫投資二百八十至三百億元，在未來六年於西海岸沿線裝置一百五十至二百支風機，6包括地面與海上，澎湖將有六十四．五萬瓩的潛在發電能量，而澎湖目前全縣用電量僅六萬多瓩，因此多餘的電力將可輸送至台灣本島，不過由於澎湖到台灣之間的海底電纜要到二○一一年才能興建完成，加上攸關民間投資再生能源發電意願的「再生能源發展條例」還躺在立法院，遲遲無法三讀通過，這是澎湖發展風力發電的兩大障礙；只要打通這任督二脈，風力發電不但可在澎湖形成產業聚落，陸上和海上壯觀的風車田，更可帶動觀光，澎湖的未來不靠賭場，靠風力發電就可促進地方繁榮。

7地球大氣層內風的形成乃直接起源於地球本身的自轉及太陽輻射，區域性空氣的循環流動小規模者如海陸風(sea-landbreeze)

和山谷風(mountain-valleywind)，而大規模者則如東北季風或颱風。5-2風能風的循環

85-2風能山谷風

9若與太陽能比較，風能的優點在於不論白天、晚上、晴天或陰天皆能運用，且在最冷及最暗的冬天(此時最需要能量)往往能得到最多的風能。而陰天及高海拔區域，太陽能無法有效取得時，風能將更為可靠。但和太陽能一樣，風能也是間歇性能量，並且需要儲存。當太陽光照射到大氣頂層時，約2%的太陽能轉換成風的動能，而後消散以溫暖大氣。以美國為例，其太陽能轉換成風能的速率約為全美能源消耗的30倍。5-2風能風能10蒲福風級風的名稱一

般

敘

述風速(m/s)0無風煙直上不足0.31軟風僅煙能表示風向，但不能轉動風標0.3-1.52輕風人面感覺有風，樹葉搖動，普通之風標轉動1.6-3.33微風樹葉及小枝搖動不息，旌旗飄展3.4-5.44和風塵土及碎紙被風吹揚，

樹之分枝搖動5.5-7.95清風有葉之小樹開始搖擺8.0-10.76強風樹之木枝搖動，電線發

出呼呼嘯聲，張傘困難10.8-13.87疾風全樹搖動，逆風行走感

困難。13.9-17.18大風小樹枝被吹折，步行不

能前進。17.2-20.79烈風建築物有損壞，煙囪被

吹倒。20.8-24.410狂風樹被風拔起，建築物有

相當破壞。24.5-28.4風速等級

11風能正比於風速的三次方

式中 P=功率，kW A=垂直風向的截面積，m2

v=風速，m/s例如當風速為10m/s，則風車每米平方面積的風能為6.1×10-4×103=0.61kW/m2。5-2風能12風力發電機並不能將所有流經的風力能源轉換成電力，其中風能轉換成電能的效率除決定於各式風扇的形狀外，另一重要的參數即為葉片尖端速度與風速的比值。根據理論分析，風車自風能中取得能量而轉換成機械能的最大效率不超過59%，其稱為「貝茲極限定律(Betz’slimitlaw)」，而現今風車的效率則約能從這59%的效率中取得約50~70%的能量。一典型風車由機械能轉換成電能的效率約為90%。根據以上數據，當風速10m/s時，風車在最佳運轉條件下，其取得的電力約為0.61×0.59×0.7×0.9=0.227KW/m2。

5-2風能135-2風能14風力發電原理風力發電的原理，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微風速度，便可以開始發電。

風力發電設置地點須風性良好(風期長、平均風速大、風力平穩)且不受遮擋；並考慮地理環境適宜及交通便利，以減少投資成本並增加出力。一般常設於田埂、河堤、防風林、山脊等，海邊因不受阻檔亦為極佳之設置場所。現在全球之趨勢為朝離岸式發展，以利用海上更佳之風能及節省陸地資源。15

風力發電機的裝置容量(installedcapacity)

是風力發電機的最大發電容量。由於風速隨時變化，時大時小，故風力發電機並不會一直處於裝置容量的狀況下發電。當風力發電機運轉一段時期後，實際的發電量與裝置容量的比值稱為負載率(loadfactororcapacityfactor)，即5-2風能16一部典型的現代水平軸式風力發電機包含葉片、輪(與葉片合稱葉輪)、機艙罩、齒輪箱、發電機、塔架、基座、控制系統、電纜線等。

5-2風能風力發電機17185-2風能水平軸式風力發電機內部結構與組件

19依照主軸與水平面的相對位置可分為水平軸與垂直軸式，換言之，若主軸呈水平狀態，即為水平軸式；反之，若主軸呈垂直狀態，即為垂直軸式。依照葉片數量可分為多葉片及少葉片式。就雙葉片而言，由於葉片較少，故可節省葉片的成本，另外負荷較輕，所以可以較高的轉速運轉，但相對地振動及噪音較大。四葉片由於葉片數多，故葉片成本較高，並以較低轉速運轉，振動及噪音較小。至於三葉片式，綜合雙葉片及三葉片之優點，現在較普遍採用。5-2風能風力發電機之分類205-2風能荷蘭式美國多葉式三葉式風車213.依照風力發電機組容量大小可分為小型、中型及大型。目前全球風機的單機容量有600kW、660kW、850kW、1350kW、1500kW、1750kW、1800kW、2000kW、2300kW、2500kW、2700kW、3000kW、3600kW、4500kW及5000kW等。4.依照葉片的工作原理可分為升力型及阻力型。升力型風車以所受的升力帶動葉片轉動，轉速較快，轉換效率亦較高，新型風力發電機多以升力型為主；反之，阻力型風車以所受的阻力帶動葉片轉動，扭矩較大，但轉速較慢，轉換效率較低，傳統風車多採用此種形式。5-2風能風力發電機之分類22一般市場上風力發電機的起動風速(cut-invelocity)

約介於2.5~4m/s，於額定風速(ratedvelocity，12~15m/s)時達到額定的輸出容量。為避免過高的風速損壞發電機，大多於風速達20~25m/s範圍內停機，典型的停止運轉風速

(cut-outvelocity)為25m/s。

5-2風能235-2風能離岸式風力發電由於陸地上可用面積有限，加之海上風向較均勻且無障礙，風力資源優於陸地，可於海底深5~20m的淺海地區設置離岸式風力發電廠。24彰濱工業區是台灣目前風機數量最多的發電場。風力發電不需耗用燃料，也不會排放二氧化碳，在工業區裡猶如一柱清流。

255-2風能台灣風力資源分佈依據本島風能評估結果顯示，西部沿海包括桃園、新竹、苗栗、台中、彰化等地以及外島地區的澎湖與蘭嶼離島等地區，年平均風速可達5~6m/s以上，風能密度達250W/m2以上，深具開發風能的潛力，如能多加利用將可促進國內能源多元化與自主性。