空中風力發電，新創公司發展得如何？

【Technews科技新報】有放過風箏的經驗就知道，越高空的風力越強越穩定，這也是風力發電機的發展往塔座越來越高、扇葉越來越長方向的原因之一，因為高塔座加上長扇葉可觸及更高空的穩定風力。在此同時，Alphabet 旗下馬卡尼（Makani）為首的許多新創團隊，則認為塔座越做越高、越做越大，不如乾脆直接「放風箏」到高空取風，於是有了空中風力發電的構想，做為終有一日風塔無法再更高時，可更往高空發展的接班技術。

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 月時馬卡尼發布影片，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。小飛機升空後，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，由於不需要建築高聳的塔座，材料使用量遠低於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，馬卡尼創辦人於 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·佩奇（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，剩下的主導人又於 2012 年 10 月心臟病過世，導致瀕臨倒閉，於是 6 個月後 Google 收購馬卡尼，從危機中拯救馬卡尼，馬卡尼從此也與 Google X 其他計劃一樣，變得極為神秘，鮮少再向能源產業界發布技術訊息。

在內部，馬卡尼也與其他計劃一樣接到「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 年美國啟動頁岩氣革命，加上 311 事件後，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；最後一擊是 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，所以不需要那麼多研發人員。

那麼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），技術出自荷蘭台夫特理工大學，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；當小飛機位於 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，之後的商用機則預計可達 2 百萬瓦。

安斐斯電力成立於 2008 年，如今有 50 名員工、40 名工程師，於 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，將共同於愛爾蘭測試最新 2 款發電小飛機，並與意昂測試離岸使用，由於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體（Lynx Software Technologies）的 LynxOS-178 2.2.4 即時操作系統，安裝於 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，風箏藉由風力以 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，藉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，之後重複這樣的循環。能箏系統可安裝於卡車，或是安裝在一個貨櫃大小主機，讓風能為分散式能源使用。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。

義大利新創公司箏發（KiteGen）也採用纜線軸發電方式，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，之後以少部分電力回收。箏發曾於 2006 年測試原型機，並打算推出 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 於 2017 年 3 月時於義大利聖吉廖啟用新廠房設施，表示該廠就是專為製造箏發的風箏材料設立。

義大利新創公司箏能（Kitenergy）與箏發技術系出同源，也使用纜線軸發電，箏能採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，並有《福布斯》報導，但後續商用化進展遲緩，逐漸淡出媒體焦點。

採用類似技術的還有德國天帆（SkySails），天帆與義大利對手採取不同發展路線，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於一艘帆船上，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。

（首圖來源：X 實驗室）

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國立台灣大學醫學系畢業，從事翻譯、圖文創作，關心歷史、財經、科技產業，於PTT擔任架空歷史板板主，著有《海角七號電影小說》、歷史小說《明騎西行記》，歷史著作《橡皮推翻了滿清》。

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