如今,這些空中風力發電的團隊進行得如何了呢?
先從Alphabet的馬卡尼談起,2017年5月時馬卡尼發表影片,試飛一架上有8螺旋槳的輕型風力發電小飛機,以一條纜線連接地面操作站。小飛機升空后,乘風在空中不斷繞圈圈,8具螺旋槳被動轉動發出電力,經纜線傳往地面。像這樣的空中風力發電方式,由于不需要建筑高聳的塔座,材料使用量遠低于當前的大型風力發電機,就成本上來說似乎很有發展潛力。然而,領頭的馬卡尼似乎遇上逆風,2017年8月初,彭博社報導Alphabet對馬卡尼的資源投注減少,導致許多重要員工離職,只剩下“空殼”。
Alphabet否認放棄馬卡尼,表示仍然全力支持馬卡尼的空中風力發電計劃。X實驗室總裁Astro Teller表示馬卡尼已經走出草創期,如今每4~6周就試飛一次,Alphabet總裁謝爾蓋·布林(Sergey Brin)也表示,仍對空中風力發電感到興奮。
馬卡尼就是夏威夷原住民語中“風”的意思,馬卡尼創辦人于2006年在一場TED大會上遇見Google共同創辦人謝爾蓋·布林與賴利·佩吉(Larry Page),兩人當時投資1,000萬美元,2008年再從Google.org投資500萬美元。緊接著全球金融風暴來襲,馬卡尼資金耗竭,創辦人一一離去,剩下的主導人又于2012年10月心臟病過世,導致瀕臨倒閉,于是6個月后Google收購馬卡尼,從危機中拯救馬卡尼,馬卡尼從此也與Google X其他計畫一樣,變得極為神祕,鮮少再向能源產業界發表技術訊息。
在內部,馬卡尼也與其他計畫一樣接到“10倍化”的指令,也就是規模要達到原本的10倍。2014年,Google給予馬卡尼的預算約為Google X總預算5億美元的5%,也就是約2,500萬美元,馬卡尼在資金挹注下團隊快速成長,進展有時甚至超前進度,2016年完成商用等級的空中發電試飛。
然而,能源市場如今有很大不同,當馬卡尼剛開始進行研發時,風能、太陽能都還相當昂貴,油價也持續上升,因此開發新的發電方式相當具經濟潛力。然而2011年美國啟動頁巖氣革命,加上311事件后,德國為首的各國大力補貼可再生能源,造成風能、太陽能產能規模與技術上大躍進,成本與價格快速下降;最后一擊是2014年中起國際油價大跌,以及煤價也大跌,全球進入低能源價格時代,這對新能源開發極為不利。馬卡尼雖然已完成商用試飛,卻未能與任何電力公司簽下供電合約。
馬卡尼暫時只能尋求利基市場,如不適合設置傳統風機的偏遠崎嶇地帶等,但這樣的市場比起主流風機市場小得多,人員也開始縮編,過去2年從超過100人縮減到50人以下,許多早期員工都已離職。Alphabet承認人員減少,不過表示那是因為馬卡尼已從研發階段進入測試階段,所以不需要那么多研發人員。
做為分布式能源使用
那么其他空中風力發電團隊又發展如何呢?
歐盟出資成立的安斐斯電力(Ampyx Power),技術出自荷蘭臺夫特理工大學,形式與馬卡尼類似,較雷同小飛機,不過發電方式不是利用飛機上的螺旋槳,而是利用纜線拉扯。當小飛機汲取風力以8字形在空中飛行時,最多可將纜線拉出750米,拉出纜線時帶動纜線軸旋轉發電;當小飛機位于8字形向下坡段,纜線會自動回收,這個過程由精密的自動飛行系統控制其航線與發電,其第三代原型機AP3可達250千瓦發電容量,之后的商用機則預計可達2百萬瓦。
安斐斯電力成立于2008年,如今有50名員工、40名工程師,于2012年完成第一次自動飛行,2017年有了重大進展,4月與德國龍頭電力公司意昂集團(EON)簽訂合約,將共同于愛爾蘭測試最新2款發電小飛機,并與意昂測試離岸使用,由于風箏塔建設遠比一般離岸風塔快速、彈性,將做為離岸風場建設過程中的供電來源。在意昂集團的背書下,安斐斯電力可說是較有明顯進展的空中風力發電企業。2017年7月安斐斯電力選定山貓軟件(Lynx Software Technologies)的LynxOS-178 2.2.4即時作業系統,安裝于Abaco的單機板電腦系統SBC314 3U VPX,用來作為風箏自動駕駛系統。
德國新創公司能箏(EnerKite)所研發的30千瓦發電容量風箏,風箏形狀類似滑翔翼,有一條長桿手臂與地面主機連接,長桿頂端伸出操控纜線連接風箏,發電方式也是采纜線軸發電,風箏借由風力以8字形往高空越飛越高,在此同時拉出更多纜線,拉動纜線軸,借由纜線軸的轉動發電。當風箏飛到纜線最大限度時,以少量電力將風箏快速拉回,之后重復這樣的循環。能箏系統可安裝于卡車,或是安裝在一個貨柜大小主機,讓風能為分布式能源使用。能箏將參加2017胡蘇姆風能產業大展,因此可說應該還在運作,但除此之外沒有太多訊息。
意大利新創公司箏發(KiteGen)也采用纜線軸發電方式,其風箏設計類似特技降落傘,當風力將風箏吹高,就拉動纜線軸發電,之后以少部分電力回收。箏發曾于2006年測試原型機,并打算推出3百萬瓦的陸基空中風力發電,箏發現仍在積極運作,供應商航空材料廠AM Composites于2017年3月時于意大利圣吉廖啟用新廠房設施,表示該廠就是專為制造箏發的風箏材料設立。
意大利新創公司箏能(Kitenergy)與箏發技術系出同源,也使用纜線軸發電,箏能采用有如特技風箏的雙纜線控制,飛行高度600~1,000米,發電容量60千瓦。箏能曾得到數項獎項,并有《富比士》報導,但后續商用化進展遲緩,逐漸淡出媒體焦點。
采用類似技術的還有德國天帆(SkySails),天帆與意大利對手采取不同發展路線,不在陸地上發展,而是尋求海事利基市場,用來為海上船舶提供電力,減少燃料消耗。2017年6月時天帆將其風箏安裝于一艘帆船上,以空中風力發電提供馬達電力。除了本身發電,天帆也會拖著帆船前進,使螺旋槳能回收電力,就這樣順利渡過大西洋。天帆的成功測試,使其發展海事利基市場的努力有實現的機會。
發展空中風力發電的新創事業或團隊不只上述6家,而是遠遠超過50家,除新創企業外還有各學研機構的研發團隊。然而發展至今,較可能成功的,僅有富爸爸Alphabet旗下的馬卡尼、與意昂簽約的安斐斯電力、供應商正在擴廠的箏發、發展海事利基的天帆。塔式風力發電的成本降價太快速,讓空中風力發電面臨極大考驗,暫時只能在塔式風力發電不及之處,例如需要不斷移動的臨時供電需求,包括偏遠臨時性作業、船舶等,發展特殊利基,靜待時機來臨。