有放过风筝的经验就知道,越高空的风力越强越稳定,这也是风力发电机的发展往塔座越来越高、扇叶越来越长方向的原因之一,因为高塔座加上长扇叶可触及更高空的稳定风力。
在此同时,Alphabet 旗下马卡尼(Makani)为首的许多新创团队,则认为塔座越做越高、越做越大,不如干脆直接“放风筝”到高空取风,于是有了空中风力发电的构想,做为终有一日风塔无法再更高时,可更往高空发展的接班技术。
如今,这些空中风力发电的团队进行得如何了呢?先从Alphabet 的马卡尼谈起,2017 年5 月时马卡尼发表影片,试飞一架上有8 螺旋桨的轻型风力发电小飞机,以一条缆线连接地面操作站。
小飞机升空后,乘风在空中不断绕圈圈,8 具螺旋桨被动转动发出电力,经缆线传往地面。
像这样的空中风力发电方式,由于不需要建筑高耸的塔座,材料使用量远低于当前的大型风力发电机,就成本上来说似乎很有发展潜力。
然而,领头的马卡尼似乎遇上逆风,2017 年8 月初,彭博社报导Alphabet 对马卡尼的资源投注减少,导致许多重要员工离职,只剩下“空壳”。
Alphabet 否认放弃马卡尼,表示仍然全力支持马卡尼的空中风力发电计划。
X 实验室总裁Astro Teller 表示马卡尼已经走出草创期,如今每4~6 周就试飞一次,Alphabet 总裁谢尔盖·布林(Sergey Brin)也表示,仍对空中风力发电感到兴奋。
马卡尼就是夏威夷原住民语中“风”的意思,马卡尼创办人于2006 年在一场TED 大会上遇见Google 共同创办人谢尔盖·布林与赖利·佩吉(Larry Page),两人当时投资1,000 万美元,2008 年再从Google.org 投资500 万美元。
紧接着全球金融风暴来袭,马卡尼资金耗竭,创办人一一离去,剩下的主导人又于2012 年10 月心脏病过世,导致濒临倒闭,于是6 个月后Google 收购马卡尼,从危机中拯救马卡尼,马卡尼从此也与Google X 其他计画一样,变得极为神祕,鲜少再向能源产业界发表技术讯息。
在内部,马卡尼也与其他计画一样接到“10 倍化”的指令,也就是规模要达到原本的10 倍。
2014 年,Google 给予马卡尼的预算约为Google X 总预算5 亿美元的5%,也就是约2,500 万美元,马卡尼在资金挹注下团队快速成长,进展有时甚至超前进度,2016 年完成商用等级的空中发电试飞。
然而,能源市场如今有很大不同,当马卡尼刚开始进行研发时,风能、太阳能都还相当昂贵,油价也持续上升,因此开发新的发电方式相当具经济潜力。
然而2011 年美国启动页岩气革命,加上311 事件后,德国为首的各国大力补贴可再生能源,造成风能、太阳能产能规模与技术上大跃进,成本与价格快速下降;最后一击是2014 年中起国际油价大跌,以及煤价也大跌,全球进入低能源价格时代,这对新能源开发极为不利。
马卡尼虽然已完成商用试飞,却未能与任何电力公司签下供电合约。
马卡尼暂时只能寻求利基市场,如不适合设置传统风机的偏远崎岖地带等,但这样的市场比起主流风机市场小得多,人员也开始缩编,过去2 年从超过100 人缩减到50 人以下,许多早期员工都已离职。
Alphabet 承认人员减少,不过表示那是因为马卡尼已从研发阶段进入测试阶段,所以不需要那么多研发人员。
做为分布式能源使用那么其他空中风力发电团队又发展如何呢?欧盟出资成立的安斐斯电力(Ampyx Power),技术出自荷兰台夫特理工大学,形式与马卡尼类似,较雷同小飞机,不过发电方式不是利用飞机上的螺旋桨,而是利用缆线拉扯。
当小飞机汲取风力以8 字形在空中飞行时,最多可将缆线拉出750 米,拉出缆线时带动缆线轴旋转发电;当小飞机位于8 字形向下坡段,缆线会自动回收,这个过程由精密的自动飞行系统控制其航线与发电,其第三代原型机AP3 可达250 千瓦发电容量,之后的商用机则预计可达2 百万瓦。
安斐斯电力成立于2008 年,如今有50 名员工、40 名工程师,于2012 年完成第一次自动飞行,2017 年有了重大进展,4 月与德国龙头电力公司意昂集团(EON)签订合约,将共同于爱尔兰测试最新2 款发电小飞机,并与意昂测试离岸使用,由于风筝塔建设远比一般离岸风塔快速、弹性,将做为离岸风场建设过程中的供电