若行經(jīng)美國州際高速公路，經(jīng)常可看到一整片平地或山丘布滿著的巨大渦輪風(fēng)力發(fā)電機(jī)，但未來這種景象可能會有所改變了。西班牙新創(chuàng)公司 Vortex Bladeless 顛復(fù)大多數(shù)人對風(fēng)力發(fā)電機(jī)的可能想像，設(shè)計出一種“無扇葉”的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，形狀就好比倒插在地面上的蘆筍一般。
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不過，少了扇葉該怎么發(fā)電呢？有別于一般風(fēng)力發(fā)電機(jī)利用風(fēng)力渦輪推動發(fā)電，Vortex 發(fā)電的原理是建筑學(xué)家們設(shè)計建筑時最大的難題──渦量（Vorticity），渦量為流體力學(xué)的概念，用以描述流體的旋轉(zhuǎn)情況。對建筑師而言，渦量是建筑抗風(fēng)的敵人，但對 Vortex 來說，卻是團(tuán)隊設(shè)計無扇葉風(fēng)電機(jī)時源源不絕的能量來源。
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Vortex 的風(fēng)機(jī)原型為細(xì)長錐體，錐體材質(zhì)為復(fù)合玻璃纖維及碳纖維，讓錐體能盡可能產(chǎn)生最大值震蕩，若有足夠的風(fēng)量，空氣流動時產(chǎn)生的渦量就能造成風(fēng)機(jī)塔架結(jié)構(gòu)震蕩與搖晃，進(jìn)而發(fā)電。
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通常在一般情況下，必須在一定風(fēng)速下達(dá)到特定的頻率，才能造成建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生震蕩。但 Vortex 利用塔架底部的兩個環(huán)形相斥磁鐵作為非電動馬達(dá)，當(dāng)錐體朝其中一個方向擺蕩，底部相斥的磁鐵便會將其推往另一個方向，因此無論風(fēng)速如何，錐體本身都能持續(xù)產(chǎn)生最大值震蕩。一旦錐體開始震蕩，震蕩時產(chǎn)生的力學(xué)能就會透過錐體底部的交流發(fā)電機(jī)，將力學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能。
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缺乏齒輪、螺栓或任何機(jī)械零件，Vortex 風(fēng)機(jī)不須定期潤滑，相較于傳統(tǒng)風(fēng)機(jī)，維護(hù)成本較低，且制造成本約較傳統(tǒng)風(fēng)機(jī)減少 51%。此外，運(yùn)作時完全無聲，“無扇葉”的設(shè)計對鳥類來說也更為安全。
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經(jīng)過實(shí)地測試，Vortex 高約 41 英尺（約 12.4 米）的風(fēng)機(jī) Vortex Mini 的風(fēng)能利用效率，較傳統(tǒng)風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)低 30%，但無扇葉風(fēng)機(jī)所占的空間相對較小，Vortex 認(rèn)為，多裝一支 Vortex 風(fēng)機(jī)就能彌補(bǔ)本身風(fēng)能利用效率較低的不足之處。
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Vortex 目前已于西班牙從政府及私人資金籌資約 100 萬美元，預(yù)計很快會在美國結(jié)束一輪籌資，Vortex 創(chuàng)辦人 David Suriol 表示，Vortex 正在研發(fā)許多不同尺寸的無扇葉風(fēng)機(jī)，預(yù)計在今年年底前，將 9 英尺（約 2.7 米）高、發(fā)電容量 100W 的風(fēng)機(jī)應(yīng)用于開發(fā)中國家，至于 41 英尺高的 Vortex Mini 將于 2016 年量產(chǎn)，此外，更大型的商用規(guī)模風(fēng)機(jī)可望于 2018 年問世。
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本文全文授權(quán)轉(zhuǎn)載自《科技新報》─〈顛復(fù)想像！Vortex 推出靠“震蕩”發(fā)電的無扇葉風(fēng)力發(fā)電機(jī)〉