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目前不少國家已投入新一代風力發電機研究，美國離岸風電雖然處於起步狀態，但近年來已積極在東海岸推動風場計畫，並致力打造在地產業鏈，將離岸風電產業根留美國，與此同時也推出抗颶風、新型發電機等研究，5 月初美國能源部（DOE）更投注 800 萬美元研發下一代離岸風力發電機。
全新計畫旨在開發更高效、更小，重量更輕的發電機，研究包括直接驅動發電機（direct-drive generator）與超導發電機，並涵蓋 ABB、WEG、美國超導體公司（AMSC）、奇異（GE）4 家廠商。DOE 認為，若研發有成，就可以將發電機尺寸與重量縮減 50%，進一步使風能均化發電成本降低 10% 到 25%。
其中直接驅動發電機的特性是用永久磁鐵（permanent magnet）取代傳統的齒輪箱，也被稱為無齒輪風力發動機，永久磁鐵會在線圈內旋轉進而發電、將機械能轉換成電能，而免去齒輪箱這一傳統零件更使得新發動機尺寸比較小，也更輕、更便宜，最重要的是，大幅降低製造所需的稀土。
ABB 所研發的輕型雙定子發電機（double stator generator）跟 WEG 的高效永磁直趨式發電機就屬上述技術，除此之外，ABB 也聲稱新型系統採用開創性的磁鐵冷卻系統，不僅能用在齒輪箱與直驅設計，更有機會研發出 15MW 的超大型風機。
另一方面，超導發電機為採用磁場更強的超導電感元件，發電容量有望比常規發電機還要高 5 到 10 倍，而重量、尺寸、稀土含量也都能大幅下降，像是先前歐盟資助的 EcoSwing 專案也運用超導材料打造發電機，成功將稀土使用量下降到 1,000 克，減輕風機重量與尺寸之餘，成本也從每公斤 45.50 美元下降到 18.70 美元。
在該專案中，AMSC 也透過高溫超導體（HTS）材料研發新型發電機，將尺寸與重量降低 50%；GE 則是利用自家的核磁共振成像開發出高效超輕低溫超導體（LTS）發電機，有望將單支風機容量提高到 12MW。
不過高溫超導發電機研發不易，超導發電機得在攝氏 -269 超級低溫下才能有效運作，這通常需要氦氣來維持冷卻，使得專案研究過程一切都很「冷」，還需逐一突破難題才能達成大規模商業化。
DOE 將贊助每個專案 40 萬美元，通過設計和分析階段後，還會提供其中一項專案 640 萬美元，用來補助新型風力發電機原型與測試，至於最後補助能落誰家，還得看這 4 家廠商們的努力。
US Energy Department Wants to See Lighter Offshore Wind Turbines
Department of Energy Selects Four Projects to Develop High-Efficiency, Lightweight Wind Turbine Generators for Tall Wind and Offshore Applications
（首圖來源：Flickr/Department of Energy and Climate Change CC BY 2.0）
國外焦點資訊
不讓大容量風機「頭重腳輕」易傾斜，美能源部投入輕型發動機研究
- 發佈日期:2019/5/31
- 資料來源：科技新報
- 點閱次數：646次
發布日期 2019 年 05 月 27 日 13:59 | 作者 Daisy Chuang |
目前不少國家已投入新一代風力發電機研究，美國離岸風電雖然處於起步狀態，但近年來已積極在東海岸推動風場計畫，並致力打造在地產業鏈，將離岸風電產業根留美國，與此同時也推出抗颶風、新型發電機等研究，5 月初美國能源部（DOE）更投注 800 萬美元研發下一代離岸風力發電機。
全新計畫旨在開發更高效、更小，重量更輕的發電機，研究包括直接驅動發電機（direct-drive generator）與超導發電機，並涵蓋 ABB、WEG、美國超導體公司（AMSC）、奇異（GE）4 家廠商。DOE 認為，若研發有成，就可以將發電機尺寸與重量縮減 50%，進一步使風能均化發電成本降低 10% 到 25%。
其中直接驅動發電機的特性是用永久磁鐵（permanent magnet）取代傳統的齒輪箱，也被稱為無齒輪風力發動機，永久磁鐵會在線圈內旋轉進而發電、將機械能轉換成電能，而免去齒輪箱這一傳統零件更使得新發動機尺寸比較小，也更輕、更便宜，最重要的是，大幅降低製造所需的稀土。
ABB 所研發的輕型雙定子發電機（double stator generator）跟 WEG 的高效永磁直趨式發電機就屬上述技術，除此之外，ABB 也聲稱新型系統採用開創性的磁鐵冷卻系統，不僅能用在齒輪箱與直驅設計，更有機會研發出 15MW 的超大型風機。
另一方面，超導發電機為採用磁場更強的超導電感元件，發電容量有望比常規發電機還要高 5 到 10 倍，而重量、尺寸、稀土含量也都能大幅下降，像是先前歐盟資助的 EcoSwing 專案也運用超導材料打造發電機，成功將稀土使用量下降到 1,000 克，減輕風機重量與尺寸之餘，成本也從每公斤 45.50 美元下降到 18.70 美元。
在該專案中，AMSC 也透過高溫超導體（HTS）材料研發新型發電機，將尺寸與重量降低 50%；GE 則是利用自家的核磁共振成像開發出高效超輕低溫超導體（LTS）發電機，有望將單支風機容量提高到 12MW。
不過高溫超導發電機研發不易，超導發電機得在攝氏 -269 超級低溫下才能有效運作，這通常需要氦氣來維持冷卻，使得專案研究過程一切都很「冷」，還需逐一突破難題才能達成大規模商業化。
DOE 將贊助每個專案 40 萬美元，通過設計和分析階段後，還會提供其中一項專案 640 萬美元，用來補助新型風力發電機原型與測試，至於最後補助能落誰家，還得看這 4 家廠商們的努力。
US Energy Department Wants to See Lighter Offshore Wind Turbines
Department of Energy Selects Four Projects to Develop High-Efficiency, Lightweight Wind Turbine Generators for Tall Wind and Offshore Applications
（首圖來源：Flickr/Department of Energy and Climate Change CC BY 2.0）
