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《綠能補給專欄》綠能假新聞第八話:風機葉片是金屬做的? 是要引雷電魚嗎?

示意圖。圖片來源:Pixabay

日前有網紅發言表示離岸風電的風機葉片是金屬製成,使用後會留下一堆鋼鐵垃圾。錯誤言論一出又引發更多誤解,像是:葉片金屬做的,難道不會被雷擊打斷?海上有大型避雷針,會不會把魚電死?今天就來談談風機上外型看似簡單的三支葉片,背後藏有大技術與大商機。

葉片不是金屬做的 而是使用複合材料

風機葉片主要是使用複合材料,包括:碳纖維、玻璃纖維、夾芯材料等等,不是金屬做的。複合材料質量輕、強度高、剛性高的特性,而且還能耐酸鹼跟磨耗,因此在現代工業應用的範圍相當廣,也成為風機葉片材料的選擇。複合材料不易損壞,更可減輕風機重量,有利於降低運輸的成本跟大型風機的開發。

葉片結構示意圖。
圖片來源:Wind Power Engineering & Development,作者再製
葉片實體照片。
圖片來源:LM Wind Power

葉片及機艙都有防雷系統 提供安全保護

離岸風機豎立在空曠的海上,雷擊威脅當然也被納入製造的設計考量。想想看,葉片一旦破損就無法發電,其重要性不亞於機艙內部的組件。除了風機葉片使用複合材料之外,風機整體也有針對雷擊的保護設計。防雷系統包括雷擊接閃器、下引導體、接地系統和雷擊突波保護器,這個系統可以把打雷產生的電荷以安全的方式將其傳送到葉片根部,葉片根部再連接到接地系統,以確保風機不因雷擊而受嚴重損害。

葉片防雷保護設計示意圖。
圖片來源:LM Wind Power
葉片防雷測試圖。
圖片來源:LM Wind Power

涉及產業眾多 葉片蘊藏大商機

  • 葉片製造工藝複雜 需要大量人工

葉片的製造過程,包含模具製作、開陰陽模、材料鋪層、真空灌注、合膜、噴漆等等,工藝相當複雜,人力需求多。而外表看似簡單的風機葉片,裡面其實是由碳纖維、環氧樹脂、玻璃纖維、夾芯材料、脫模劑、結構膠、塗料、扣件、避雷線路等構成的,涉及產業範圍相當廣,背後蘊藏龐大商機。離岸風電的在地化要求,便提供了帶動相關產業製造發展的機會。

圖片來源:作者提供
葉片工廠創造大量就業機會。
圖片來源:Siemens Gamesa Renewable Energy
  • 複合材料 遊艇工業打基礎

複合材料的應用範圍涵跨海、陸、空,像是航空、汽車工業大量使用,台灣的複合材料也因為船舶、遊艇產業的發展,已打下相當基礎。大家可能不知道,台灣遊艇製造業,規模是亞洲第一、世界第四!年產值超過 48 億新台幣。複合材料在遊艇生產鏈下,於台灣已有現成技術與產業基礎。近年來台灣發展離岸風電,更提供複合材料業者進入國際風機系統商的在地供應鏈體系、開拓業務以及接取更多訂單的機會。

在樹脂的部分,台灣的企業也取得相當好的成績。上緯公司生產的葉片樹脂,是風機大廠西門子歌美颯在亞洲首家合作的樹脂供應商。上緯更在今年 2 月通過西門子歌美颯嚴格的品質測試,未來有機會隨著西門子歌美颯在亞洲其他國家的市場擴張,一起進軍國際。

  • 葉片吸引投資 形成產業聯盟

與風機系統商 MHI Vestas 合作的天力公司,原本在中國發展葉片產業,已於去年的 11 月鮭魚返鄉,在台中港投資了 30 億設立新葉片廠,預計可以在今年底全面量產,初期創造上百億產值,提供上千個就業機會。

在亞洲,目前只有中國和印度有能力生產風機葉片,而機型 8MW 以上的離岸風機長葉片,目前全球只有歐洲製造,天力公司將是亞洲首個大型葉片製造中心,估計未來更可創造每年 200 億出口產值。天力更與下游廠商,形成葉片產業聯盟。設立葉片廠不只帶動相關製造產業,未來更可進一步結合設備檢測與認證服務,形成產業鏈聚落。

各風機規格之葉片長度(12MW 風機葉片為 107 公尺長)
圖片來源:LM Wind Power

離岸風機的葉片,可不像電風扇葉片那麼簡單,不只藏有大技術,更有大商機。風機葉片並不是金屬製的,而是使用複合材料,有複雜且精密設計,讓葉片可以耐得住風吹、日曬、雨打、雷擊。離岸風電的發展,更可替台灣既有產業創造更多價值、拓展更大商機。

參考資料

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