空中风力发电,新创公司发展得如何?

有放过风筝的经验就知道，越高空的风力越强越稳定，这也是风力发电机的发展往塔座越来越高、扇叶越来越长方向的原因之一，因为高塔座加上长扇叶可触及更高空的稳定风力。在此同时，Alphabet旗下马卡尼(Makani)为首的许多新创团队，则认为塔座越做越高、越做越大，不如干脆直接“放风筝”到高空取风，于是有了空中风力发电的构想，做为终有一日风塔无法再更高时，可更往高空发展的接班技术。

如今，这些空中风力发电的团队进行得如何了呢？

先从Alphabet的马卡尼谈起，2017年5月时马卡尼发表影片，试飞一架上有8螺旋桨的轻型风力发电小飞机，以一条缆线连接地面操作站。小飞机升空后，乘风在空中不断绕圈圈，8具螺旋桨被动转动发出电力，经缆线传往地面。像这样的空中风力发电方式，由于不需要建筑高耸的塔座，材料使用量远低于当前的大型风力发电机，就成本上来说似乎很有发展潜力。然而，领头的马卡尼似乎遇上逆风，2017年8月初，彭博社报导Alphabet对马卡尼的资源投注减少，导致许多重要员工离职，只剩下“空壳”。

Alphabet否认放弃马卡尼，表示仍然全力支持马卡尼的空中风力发电计划。X实验室总裁Astro Teller表示马卡尼已经走出草创期，如今每4~6周就试飞一次，Alphabet总裁谢尔盖·布林(Sergey Brin)也表示，仍对空中风力发电感到兴奋。

马卡尼就是夏威夷原住民语中“风”的意思，马卡尼创办人于2006年在一场TED大会上遇见Google共同创办人谢尔盖·布林与赖利·佩吉(Larry Page)，两人当时投资1,000万美元，2008年再从Google.org投资500万美元。紧接着全球金融风暴来袭，马卡尼资金耗竭，创办人一一离去，剩下的主导人又于2012年10月心脏病过世，导致濒临倒闭，于是6个月后Google收购马卡尼，从危机中拯救马卡尼，马卡尼从此也与Google X其他计画一样，变得极为神祕，鲜少再向能源产业界发表技术讯息。

在内部，马卡尼也与其他计画一样接到“10倍化”的指令，也就是规模要达到原本的10倍。2014年，Google给予马卡尼的预算约为Google X总预算5亿美元的5%，也就是约2,500万美元，马卡尼在资金挹注下团队快速成长，进展有时甚至超前进度，2016年完成商用等级的空中发电试飞。

然而，能源市场如今有很大不同，当马卡尼刚开始进行研发时，风能、太阳能都还相当昂贵，油价也持续上升，因此开发新的发电方式相当具经济潜力。然而2011年美国启动页岩气革命，加上311事件后，德国为首的各国大力补贴可再生能源，造成风能、太阳能产能规模与技术上大跃进，成本与价格快速下降；最后一击是2014年中起国际油价大跌，以及煤价也大跌，全球进入低能源价格时代，这对新能源开发极为不利。马卡尼虽然已完成商用试飞，却未能与任何电力公司签下供电合约。

马卡尼暂时只能寻求利基市场，如不适合设置传统风机的偏远崎岖地带等，但这样的市场比起主流风机市场小得多，人员也开始缩编，过去2年从超过100人缩减到50人以下，许多早期员工都已离职。Alphabet承认人员减少，不过表示那是因为马卡尼已从研发阶段进入测试阶段，所以不需要那么多研发人员。

做为分布式能源使用

那么其他空中风力发电团队又发展如何呢？

欧盟出资成立的安斐斯电力(Ampyx Power)，技术出自荷兰台夫特理工大学，形式与马卡尼类似，较雷同小飞机，不过发电方式不是利用飞机上的螺旋桨，而是利用缆线拉扯。当小飞机汲取风力以8字形在空中飞行时，最多可将缆线拉出750米，拉出缆线时带动缆线轴旋转发电；当小飞机位于8字形向下坡段，缆线会自动回收，这个过程由精密的自动飞行系统控制其航线与发电，其第三代原型机AP3可达250千瓦发电容量，之后的商用机则预计可达2百万瓦。

安斐斯电力成立于2008年，如今有50名员工、40名工程师，于2012年完成第一次自动飞行，2017年有了重大进展，4月与德国龙头电力公司意昂集团(EON)签订合约，将共同于爱尔兰测试最新2款发电小飞机，并与意昂测试离岸使用，由于风筝塔建设远比一般离岸风塔快速、弹性，将做为离岸风场建设过程中的供电来源。在意昂集团的背书下，安斐斯电力可说是较有明显进展的空中风力发电企业。2017年7月安斐斯电力选定山猫软件(Lynx Software Technologies)的LynxOS-178 2.2.4即时作业系统，安装于Abaco的单机板电脑系统SBC314 3U VPX，用来作为风筝自动驾驶系统。

德国新创公司能筝(EnerKite)所研发的30千瓦发电容量风筝，风筝形状类似滑翔翼，有一条长杆手臂与地面主机连接，长杆顶端伸出操控缆线连接风筝，发电方式也是采缆线轴发电，风筝借由风力以8字形往高空越飞越高，在此同时拉出更多缆线，拉动缆线轴，借由缆线轴的转动发电。当风筝飞到缆线最大限度时，以少量电力将风筝快速拉回，之后重复这样的循环。能筝系统可安装于卡车，或是安装在一个货柜大小主机，让风能为分布式能源使用。能筝将参加2017胡苏姆风能产业大展，因此可说应该还在运作，但除此之外没有太多讯息。

意大利新创公司筝发(KiteGen)也采用缆线轴发电方式，其风筝设计类似特技降落伞，当风力将风筝吹高，就拉动缆线轴发电，之后以少部分电力回收。筝发曾于2006年测试原型机，并打算推出3百万瓦的陆基空中风力发电，筝发现仍在积极运作，供应商航空材料厂AM Composites于2017年3月时于意大利圣吉廖启用新厂房设施，表示该厂就是专为制造筝发的风筝材料设立。

意大利新创公司筝能(Kitenergy)与筝发技术系出同源，也使用缆线轴发电，筝能采用有如特技风筝的双缆线控制，飞行高度600~1,000米，发电容量60千瓦。筝能曾得到数项奖项，并有《富比士》报导，但后续商用化进展迟缓，逐渐淡出媒体焦点。

采用类似技术的还有德国天帆(SkySails)，天帆与意大利对手采取不同发展路线，不在陆地上发展，而是寻求海事利基市场，用来为海上船舶提供电力，减少燃料消耗。2017年6月时天帆将其风筝安装于一艘帆船上，以空中风力发电提供马达电力。除了本身发电，天帆也会拖着帆船前进，使螺旋桨能回收电力，就这样顺利渡过大西洋。天帆的成功测试，使其发展海事利基市场的努力有实现的机会。

发展空中风力发电的新创事业或团队不只上述6家，而是远远超过50家，除新创企业外还有各学研机构的研发团队。然而发展至今，较可能成功的，仅有富爸爸Alphabet旗下的马卡尼、与意昂签约的安斐斯电力、供应商正在扩厂的筝发、发展海事利基的天帆。塔式风力发电的成本降价太快速，让空中风力发电面临极大考验，暂时只能在塔式风力发电不及之处，例如需要不断移动的临时供电需求，包括偏远临时性作业、船舶等，发展特殊利基，静待时机来临。