風力農場

風力農場 (Wind Farm)
台東專校化學科鍾玉峰退休老師/國立中山大學化學系張祖辛副教授責任編輯

風力農場 (wind farm) 即風力發電廠，安置有一個群組的風力渦輪機 (wind turbine) 來發電的地方（如圖）。這地方可能位於山上、海（或湖）邊或離岸海（或湖）上。每個渦輪機是互相連接，有電壓集合器與互通網路，中大型的風力農場可含數十到大約100個渦輪機，涵蓋面積可達數百平方哩，渦輪機與渦輪機之間的土地可做農業或其他用途。

選擇風力農場的地點的指標是風力密度 (wind power density)，風力密度是指計算出的在某特定地點的有效風力，它要考慮的是速度與質量，經常以地平面上的高度表示。一般而言，風速要4.5公尺/秒或以上，風力發電機會較有效率。風速會隨離地高度的增加而增加，因為較高的地方可減少地形障礙與風的黏度 (viscosity)。理想的建廠地點是要整年有幾乎穩定的風流動，且很少有突然強風出現的可能。通常地點先由風圖 (wind atlas) 來預選，再以風的測量作確認。建廠前，需要對地方的風監測一年或以上，以建立詳細的風圖。至於風力公園效應 (wind park effect) 是由於渦輪機與渦輪機之間的干擾，會造成能量輸出的損失，若電廠夠大，擴大渦輪機之間的距離，可減少此效應。

風力農場依照地點分為三類：

1. 岸上 (on shore)：在山坡或山上地區，渦輪機的安裝傾向在山脊上，離最近的岸邊3公里以上，這是利用地形的加速能讓風越過山脊。增加的風速對渦輪機產生的能量有顯著差異，因此渦輪機安裝地點要特別的注意，因為30公尺的差距可能造成兩倍的能量輸出。
2. 岸邊 (near shore)：在距離岸邊3公里以內的陸地或離陸地10公里的水上安裝渦輪機是不錯的地點，因為陸地與水上的熱度不同造成空氣對流（風的產生）。這區域的風速享有岸上與離岸的特性，但由優勢風向決定。
3. 離岸 (offshore)：一般認定為離陸地10公里以外的水上。離岸風力渦輪機比陸地上的看起來較不顯眼（實際上比陸地上的要大），外觀大小與噪音也因為距離而變小，因為水的表面比陸地平緩，平均風速較高且較穩定，其容量因素
   (capacity factor) 比岸上或岸邊電廠要高出許多。離岸的渦輪機較複雜，電力傳送要靠地下纜線；由於鹽水環境對器材有腐蝕作用，渦輪機需要有一層覆膜 (coating) 保護，安裝與維修成本較高。目前丹麥已有許多離岸風力發電廠，英國也跟進，最大的離岸風力發電廠 (500MW) 正在英國建造中。

參考資料：

1. http://en.wikipedia.org/wiki/Wind_Farm
2. http://en.wikipedia.org/wiki/List_of_onshore_wind_farms