風力

風力 (Wind Power)
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 (wind power) 是利用風力渦輪機 (wind turbine) 將風能轉換成有用的能量形式，如電力等。1979年丹麥開始發展風力工業，當時所使用的渦輪機的容量很小，只有20到30千瓦 (KW)，現在已擴大其容量並在許多國家使用，到2008年底渦輪機已達121.2十億瓦 (GW) 的容量。目前風力發電佔世界用電的1.5%，而且在2005年到2008年間快速成長了兩倍，有些國家已達到相當高的風力產能，像丹麥的風力佔了19%的電力生產，西班牙、葡萄牙佔了11%，德國、愛爾蘭佔了7%，現已有八個國家將風力發電用在商業用途上。

由於風速不穩定，風力電廠 (wind farm) 每年生產能量無法達到理論最大值，每年實際的生產力與其理論最大值的比值叫做容量因素 (capacity factor)，舉例來說，若有一個電廠的容量 (capacity) 是1,000MW，他可能在一個月（30天）內生產648,000 百萬瓦-小時 (megawatt-hours) 的電量，理論上電廠一個月（30天）內應該生產 1,000×24×30=720,000 megawatt-hours，因此它的容量因素就等於648000 / 720000=0.9 (90%) 風力發電一般的容量因素在20%到40%之間，它的限制在風力天生的性質上，不像燃料電廠的容量因素是決定在燃料價格上。根據2007年史丹佛大學研究報告，相互連接10個或10個以上的風力電廠，可允許有33% 的容量因素，來生產能量並可信賴的使用。

在不同的時段，例如小時之間、幾天之間或季節之間，風力的變異性 (variability) 很大，這變異性在將大量的風力電廠合併到電網系統上時，會呈現實質性的挑戰，因為即刻的電力生產與消耗要保持平衡才能維持電網的穩定性。而風力的間歇性 (intermittency) ，無法在任何時間都能發電，與非可調度性 (non-dispatchable) 即電量不能隨需求大小而調整，使得其成本也提高。這些方面核能、太陽能也面臨相同的問題。在英國的冬天，風力比夏天強，電力也消耗較多，此時太陽電力可以補償風力發電的不足。夏天，太陽能可達顛峰，風力則稍弱，因此太陽能與風能可作互補，多少抵消彼此的間歇性。另外在風力生產高峰時期，若將電能以泵抽取水力 (pump-storaged hydroelectricity) 或其他形式儲存，則可增加風能的經濟價值，並在需要時，例如在用電尖峰時刻使用。

相較於傳統能源，風力發電的環境效應相當小，因為它不需燃料，不排放空氣污染物與造成溫室效應的氣體，又可再生，為環保人士喜愛的替代能源。

參考資料：

1. http://en.wikipedia.org/wiki/Wind_Power
2. http://en.wikipedia.org/wiki/Intermittent_energy_source