随着技术更迭,现在风力发电系统不再只有大而昂贵的风机形式,像是美国军方以百叶窗为发想,研发全新的携带式风电系统 Flutter Mallard,只要徐徐微风就可以产生电力,尺寸也不像一般风机恍若巨人,未来有机会应用在偏乡或是前线。
目前风机多以三叶式涡轮机为主,高度动辄 90 米以上,为了捕获更强大的风,风机高度也将会越来越高,从平均 90 米上升到 100 以上,甚至有望突破 200 米以上,但是类型风机有一大缺点,就是只要风不大或是当日风平浪静,风机就不会产生任何电力,而且对于军方来说,这种设备也过于显眼、并不是好事。
因此美国陆军工兵部队(USACE)想尽办法善用微弱的风,以捕获低速风的能量,并在 2014 年以百叶窗为灵感开发新型轻便风机 Flutter Mallard,而近期更有所成就,成功获得相关专利。
团队介绍指出,他们首先将 8 片弹性、具有张力梯度的带状薄膜排一列,把所有带子上下固定在 PVC 塑胶管上,之后只要让设备跟风向维持平行,即使风速每小时 14 公里(每秒大概 3.4-5.4 米)以下的微风都可以产生电力。
新型风力设备发电的样子略为魔性,风一吹每条带子就会开始不停“抖动”,就像带状薄膜在跳海带舞或是蛇在加速滑行一样,抖动的带子会牵动下方 PVC 塑胶管中的铜感应线圈,使铜感应线圈在磁铁管道中来回移动,这种发电方法就类似磁铁发电,之后电流会再输送到电力转换器,进一步提供电力或是帮电池充电。
除此之外,该团队也有在设备前面放置“引导翼面”,集中风力让更多与强大的风可以吹拂过带子的中点处,根据设备专利介绍,这样既能提高风接触表面,又可加强带子的抖动速度。
这种设计也使得风力发电技术不再像过去的风机一样又大又笨重,虽然说新型风机的发电量一定不如传统风机,但胜在轻便与成本低,模组化设计让风机规模更可大可小,且该技术没有不断旋转的叶片,不会伤害任何鸟类或是蝙蝠。
只不过目前该团队尚未公布最新发电量与相关成本数据,根据 2014 年的资料,陆军工兵团队彼时已打造出设备原型,但在低风速下 Flutter Mallard 仅能产生 3W 的电力,当时该团队表示,希望可以用可挠式太阳能板取代带状薄膜,让设备在天气晴朗无风时透过阳光来发电、阴雨时刻以风力来获得能量,不过现在看来现在的设备还是维持原设计,尚不知发电量是否有所提升。
- Quivering strips provide wind power where turbines cannot
- This new invention can generate power from the softest breeze
- Novel invention harvests energy from mild breezes
(首图来源:TechLink)