日本企業建造全球首個颱風渦輪發電機 ,利用颱風來發電

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一場成熟颱風所產生的動能“相當於全球發電量的一半”。

隨著人類對清潔能源風能的依賴性日益增強,開發颱風這一強力能源也只是時間早晚的問題。

據美國環境保護署(USEPA),目前海洋正以每十年0.2華氏度的速度變暖著。並預計,隨著海洋溫度的升高,未來出現更猛烈的颶風和熱帶風暴的頻率將愈來愈高。這些破壞性極大的氣候現象能創造出逾150英里/時(約合241千米/時)的風速,這是一個相當可觀的能源選擇。

日本公司研發的颱風渦輪機原型。

近日,一家名為“Challenergy”的日本工程公司宣稱它們已掌握了將颱風作為能源開發的技術。據CNN報導,該公司推出了全球首個新型颱風風力渦輪機,形似一部巨大垂直的打蛋器。與傳統渦輪機相比,它不僅能夠經受得住颱風或颶風,還可捕獲動能將其轉為電力。日本企業建造全球首個颱風渦輪發電機 ,利用颱風來發電

Challenergy公司成立於2013年,創立者為工程師Atsushi Shimizu,旨在開發綠色能源技術。

大西洋海洋和氣象實驗室稱,一場成熟颱風所產生的動能“相當於全球發電量的一半。”Shimizu表示,一場颱風所產生的電力足夠滿足日本50年的能源需求。

按照世界氣象組織定義,熱帶氣旋中心持續風速在12級至13級(即32.7米-41.4米/秒)稱為颱風或颶風。日本企業建造全球首個颱風渦輪發電機 ,利用颱風來發電

 

創立者Shimizu和颱風渦輪機。

據“數位趨勢(Digital Trends)”報導,該公司研究團隊對傳統風力渦輪機的設計做出了根本性的改變。相較于傳統的由三個巨型葉片組成的主體,新型渦輪機的主體由三個獨立的垂直圓柱體構成。科研人員表示,全向垂直軸的設計應用了馬格努斯效應(Magnus Effect,導致一個旋轉的物體偏離直線路徑的橫向力),保證渦輪機可捕獲到多個方向的風,而不像傳統的受限於單一風向。且緊湊的設計旨在説明最小化結構失效的風險。

馬格努斯效應使得渦輪葉片的控制水準達到了空前的高水準。工程師通過收緊中心杆就可以調整葉片速度,以確保它們在風暴中不會旋轉失控。

日本企業建造全球首個颱風渦輪發電機 ,利用颱風來發電

日本公司研發的颱風渦輪機原型。

Challenergy團隊於2015年7月完成了颱風渦輪機的最後模擬測試,它實現了30%的效率。雖然傳統風力渦輪機的工作效率通常能達到40%,但卻無法在颱風中運作。

對於這項新興技術,也有觀點質疑其實際操作的可行性。認為即使該渦輪機的設計能夠捕獲到一場颱風所產生的所有動能,但要難以找到一種將能源儲存50年的方法,人類尚未擁有能夠勝任的電池技術。

作為一個每年平均遭遇近三次颱風登陸的亞洲太平洋島國,日本可以說比任何一個國家都深諳颱風的毀滅性力量。

工程師Shimizu希望他的新發明,全球首個颱風驅動的風力渦輪機,能夠幫助日本在未來幾十年內實現能源自給。目前,日本約84%的能源需求依靠進口滿足。

在2011年3月福島核電事故發生之前,日本的核電將在2020年實現占一次能源利用比例60%。但毀滅性的地震和海嘯不僅奪去了1.9萬條生命,還導致了三起核熔毀事故。因此目前日本許多核反應爐均處於休眠狀態,核電正漸漸淡出該國的能源佈局,原定的計畫也無法實現。

日本在風能利用方面的嘗試已獲得了非常大的成功。在過去,日本試圖利用歐洲風力渦輪機開發颱風。然而,傳統渦輪機並沒有颱風這樣的設計應用場景,因此在極端的氣候條件下往往會倒塌。

2016年截至目前,日本已遭遇了六場颱風。“日本具備成為超級風力大國的潛力,”Shimizu說,“數年來,日本使用的都是歐式的風力渦輪機,並非為颱風區所設計,因此幾乎完全損壞了”。

2013年9月23日 ,颱風天兔(Usagi)登陸中國廣東汕尾紅海灣,造成當地風電場八個渦輪機倒塌,另有八個遭到損壞。

Challenergy團隊稱,其颱風渦輪機能夠承受住80米/秒的風速,可應對颱風級別的風力,而且還遠不止此。目前渦輪機模型在實驗室中測試表現良好,但尚未經歷過實際應用中的颱風。

今年7月,該公司在日本沖繩安裝了全球首個颱風渦輪機。目前正加緊在東京塔或日本國家體育場的建造計畫,該公司期望颱風渦輪機能在2020年做好準備,屆時迎接東京奧林匹克運動會的舉辦。

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