高空风力发电的发展,可说成也 Google 败也 Google。当初 Google X 先投资,之后于 2013 年买下高空风力发电新创公司 Makani Power,让世人对高空风力发电的兴趣大增,但之后历经 Google 改组,2020 年 2 月,Google 改组后母公司 Alphabet 宣布停止支援 Makani 开发高空风力发电,可说让整个产业受到重挫,但高空风力发电就此完蛋了吗?
或许还没,至少还有 3 家欧洲高空风力新创企业仍在奋战,并宣称已接近商用上市。Makani 虽然失去 Google 这个金主,但也并非完全断粮,两大背后金主仍有壳牌(Shell)不离不弃,继续支持。不过,Makani 面对的市场环境也越来越恶劣,因为一般风能与太阳能的成本持续下降,可能将高空风力发电逼至仅能在利基市场发展。
还在努力的高空风力发电公司之一是德国天帆电力(SkySails Power),天帆表示产品已准备好接受订单,声称是第一家产品准备好可商用上市接受订单的高空风力发电厂商,并表示预期 2020 年出货给客户。
荷兰风筝电力(Kitepower)也开始接受预订,风筝电力表示正积极建立销售通路,希望能涵盖澳洲、加勒比海地区以及中东,预定于 2021 年初商用上市。另一家荷兰公司深渊电力(Ampyx Power)预期 2020 年底开始测试准商用的测试机种,之后于欧洲大电力公司莱茵西伐利亚(RWE)位于爱尔兰的高风速测试地点进一步测试。
至于话题焦点的 Makani,遭 Alphabet 抛弃,造成一波对高空风力发电的怀疑论:连 Alphabet 的雄厚资源都无法将高空风力发电付诸商用,那还有谁可以?不过 Makani 遭抛弃有一些底层原因。首先,就企业策略,Makani 与 Alphabet 既有事业的关联实在相差太远,与其说是事业投资,更像 Google 创办人赖瑞与布林的个人兴趣投资,而两人交班后,如今经营高层为了向股东负责,势必要检讨投资对象。
其次,Makani 的设计在所有高空风力发电新创事业,可说是最复杂的。高空风力发电设计主要分为风筝及发电方式设计两大部分,两部分的设计,大体各有两大类。风筝方面,有软式与硬式之分,发电方式方面,有地面发电与空中发电之分。
软式风筝即像降落伞,是软性材质,硬式风筝则是小型定翼飞机之类。设计上,软式风筝较容易迎风招展,硬式风筝往往需要高性能的操控程式维持空中飞行并达到最佳发电效率。
地面发电方式的风筝本身只是单纯的风筝,透过拉扯主绳,将风力传达到地面,地面再将拉扯力道转换为转动发电机的动力,藉以发电;空中发电方式则是发电机安装于风筝上,不仅会增加风筝的重量,也会增加飞行难度以及成本,还因此增加风筝需以特定飞行方式达到发电所需的技术难度。
综合以上,难度最高的组合,就是硬式风筝加上空中发电,而 Makani 正是选择难度最高的选项,但仿佛嫌技术难度不够高,Makani 还自己加上另一个高难度挑战,就是要风筝在离岸平台自动降落。且在这些高难度要求下,Makani 并没有先制作较小规模的风筝先测试,而是以全尺寸直接硬上,结果是 2019 年 9 月于挪威外海测试,第二次飞行时风筝无法回到平台降落而坠毁海中。这次试验失败,可能对 Alphabet 继续投资的信心有相当大的打击。
Makani 越级打怪,但产业仍有出路
但其他高空风力发电新创事业,并不像 Makani 这样挑战最高难度,天帆电力与风筝电力都采用最容易的组合,即软式风筝搭配地面发电,深渊电力则采用硬式风筝,但也搭配地面发电,都是技术难度较低的组合,因此 Makani 挑战失败,不能说成其他技术也都会失败。
资金方面,这几家新创事业还能获得一定支持,天帆电力很幸运取得长期资金,因此不受武汉肺炎疫情影响;风筝电力则在 2019 年欧盟补贴资金用罄后,进行 A 轮募资,希望能在欧洲绿能意识提升,以及荷兰-对可再生能源的相关政策下获益;深渊电力则与德国新创公司 Kiteswarms 同属于 MegaAWE 联盟,联盟于 2020 年 4 月取得 1,200 万英镑欧盟资金。
不过,高空风力发电面临的最大挑战,还是在传统风力发电的成本越来越低,规模也越来越大,产业已相当成熟,使高空风力发电不可能与之竞争发电成本与发电量,只能寻求利基市场。
其中一个利基市场是军事应用,若部队可带着风筝行军,沿路都能取得电力,取代需要燃料补给的柴油发电机,对军事行动将大有帮助。这类机动性需求,传统固定式的风力发电机无法竞争,故风筝电力正往军事应用方向发展,2019 年取得荷兰国防部的合作协定。
另一个潜在利基市场是在台风容易肆虐的离岛,虽然传统风力发电机能提升强度到可抵抗强烈台风,但若机体太小,强化机身相对发出的电力,打造成本将不一定划算,在所需电力不高的离岛,不如采用高空风力发电,当台风侵袭时,只要将风筝收回,停在安全的机棚即可。
传统风力发电机正逐渐往巨大化发展,这提供高空风力发电第三个利基商机,那就是在基地太小无法设立传统风机的地点,包括离岛以及船舶。
天帆电力就瞄准船舶市场,目前船舶用电大多采用船上柴油发电机,天帆电力鼓吹船舶可设置高空风力发电,发出的电力可减少柴油发电机使用,估计可降低发电用柴油消耗五成,并把发电成本降至每度电 0.07 美元(约台币 2.1 元)。
在这些利基市场预期下,高空风力发电在武汉肺炎疫情前仍能得到投资,然而新冠病毒使一切变得不确定。若新创事业不赶紧展现商用化成果,有面临断炊的风险;另一方面,利基市场也引来大厂觊觎,西门子歌美萨(Siemens Gamesa)于 2019 年宣布投入此领域,成为强力竞争对手。
高空风力发电虽然无法与正规发电方式竞争,但掌握机动性发电的利基,包括军事、船舶、偏远离岛,即使个别新创事业受新冠病毒意外打击未能存活,最后也可能由大厂购并继续经营,不论风机大厂西门子歌美萨,或是船舶大厂,甚至有可能由国防大厂出手买下。
这个产业最终是否存活,仍然取决于成本及发电量与其他机动性发电技术的比较,例如小型太阳能电池,但可确定的是,这产业并不会因 Alphabet 放弃 Makani,就立即毁灭。
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(图片来源:Makani)
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