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【專文】建置無線充電永不降落的無人機群

 2017-09-12 16:04
從雪山山脈跟中央山脈的交口牛鬥方向俯瞰蘭陽平原。宜蘭一直到海邊都是平原,且也無機場,是最理想的無人機發展的場域。 圖/截自Google地圖
從雪山山脈跟中央山脈的交口牛鬥方向俯瞰蘭陽平原。宜蘭一直到海邊都是平原,且也無機場,是最理想的無人機發展的場域。 圖/截自Google地圖

9月1日看到馬凱教授在聯合報的文章。文題是〈天賜良機讓台灣再領風騷〉。什麼天賜良機呢?在文章中馬凱教授指出,目前的電動車發展是一個台灣產業能夠提升串起的機會。就如20幾年前台灣搭上個人電腦的熱潮、以半導體產業及PC等電子產業帶動整個經濟一樣。馬凱教授的主要論點包括 :

一、 由於電動車的屬性、運轉模式、組件等與內燃機汽車差異極大,更接近我們習見的科技產品;決定新盟主的關鍵條件,是科技產業的根基,加上內燃機為核心以外的汽車運轉所需配備。

二、特斯拉扭轉汽車業歷史的驚天一擊,即在於一舉將過去價格高不可攀的超跑型電動車變成平價汽車,一般家庭都可以企及。挾著綠能、超高性能、美觀實用等條件,全球無敵手。

三、掌握電動車主要供應鍊的台灣斷無不能自力成為電動車霸主的契機。政府的2千多億軌道建設前瞻計畫,若轉而投入此途,當全球進入電動車時代,台灣憑此一味,即可顧盼自雄了。

馬凱教授主張台灣應發展電動車

我們非常認同馬凱教授提出的這幾項論點,確實台灣在機械、電子零件、汽車零件方面這2、30年來已經建立了非常好的供應系統。如果能夠在下一波的電動車熱潮裡面搭上線,確實是台灣能經濟發展產業轉型的一個重要契機。另外我們也讀到一篇文章叫做「破解電動車神話4大迷思」。這4項是:1. 非完全零排放,2. 行駛里程短,3. 充電站分布不均,4. 隱藏成本高昂。我們也同意這幾項確實是目前電動車發展的瓶頸所在。整體來講,充電系統是一個重大的待解決的問題。

在上一週、我們也讀到暨南大學前校長(清大)李家同教授的文章,長嘆一聲再談前瞻建設。李家同教授的論點是前瞻建設其實是不夠前瞻,這也是我以前的幾篇文章裡面指出的問題。李校長建議:「我在此有一個具體的建議,那就是我們政府想出幾個非常有挑戰性的工業產品,這些工業產品的規格都相當地高,而且是我們目前的工業水準完全做不到的,政府應該投資在這一個產品的研發上。最重要的是,要給我們國家的工程師一段時間,不能要求他們在短期內做出來,但是我們要同時要求最重要的技術必須是我們自己發展出來的,而不能向外國購買。」

李遠哲院長主張課徵碳税進行深度減碳

9月10日中研院李遠哲前院長應慈林文教基金會之邀請,在宜蘭以「2050年的台灣與世界」為題,發表了3小時的演說。其中李院長指出,以往台灣的經濟發展是以:1. 石化燃料來自全世界、低價無限量的取得。2. 燃燒後的污染物(包括二氧化碳)、任意排放到空中及海洋中。李院長指出,若是不能將這個情況改變,並快速進行深度減碳,使得本世紀下半葉達到零排放的話,地球的維生系統會崩潰。因此他提出台灣應立即進行深度減碳 : 建立由下而上的電力供應系統、以及課徵碳税。

蔡總統在宣布賴清德擔任行政院長時也特別給了賴清德院長7項任務。在其中我個人比較在行,也比較有興趣的是關於供電穩定能源轉型,或者說在前瞻計畫裡面的前瞻綠能要如何執行等等。具體建議兩項如下 :

1. 在金山萬里核二廠附近、地下有岩漿庫的地方,挖6,000公尺地熱井,一年内建立一個10MW級的深層地熱電廠。以作為在3年內將核二廠轉變成地熱電廠的準備工作。

2. 建立無線充電的研發中心。將宜蘭科學園區及宜大城南校區建設為電動車以及無人機的無線充電產業研發中心。

在核二廠附近建立10MW深層地熱電廠

有關為什麼要在金山萬里附近、以及為什麼需要在這邊挖6,000公尺深井的道理,我在今年發表的多篇文章中已經講述很多次:1. 編千億元綠能預算,變核二為地熱電廠,2. 油管地熱管、雙管齊下救缺電,3. 再論如何將核電廠轉變成地熱電廠。簡言之,是因為當地地底下有岩漿庫,因此在20公里深的地方有1,200度C,那麼在6公里的地方就可以有360 度C。於是我們若以每小時100噸的水量將熱能引到地面來,就會有超過10MW的發電量。因此,在這個地方、我目前的想法是,只要挖一口夠深的井就可以。這地點因為底下是岩漿庫,地熱井會碰到腐蝕的問題。也就是說在此挖CEEG井時,這一口井的外管、N80碳鋼上面、要做很好的防腐蝕的處理。這方面的技術,我們蘭陽地熱資源公司在極少極缺乏支援的情況下,與我們的合作廠商已經發展出很好的核心技術。我們願意在這個地方來實作,提供出來給政府參考。因為在推動地熱的這幾年來,我知道政府的決策者都是跟在後面的跟屁蟲。例如說,台電專業總工程師跟我說深層地熱電廠還不是成熟的技術,台電只用成熟的技術。而能源國家型計劃(NEP2)的挖井經費或相關技術硏發經費則是學閥把持,我們也是一毛錢都不可能拿到。因此,除非頼内閣有新的作為支持我們提出並推動的 「核電廠變地熱電廠」 的政策,我們準備用民間的資源,把這一個10MW的深層地熱電廠,在金山萬里間建立起來。這樣核二廠變成地熱電廠,就已經證實技術可行。相信萬里出生的賴清德院長也會指示台電,要將核二廠變成地熱電廠的。

建立宜大城南校區為電動車及無人機的無線充電研發中心

電動車的三個大罩門:

一、電從哪裡來,也就是說當電動車普及時,整個國家的用電量是增加的。當然大部分的車子會在晚上充電,在台灣夏天下午天氣最熱的時候,也可以用電動車裡面的電池倒過來供電給電力系統。這樣也可以有轉移尖峰用電的效果。但是整體來講,我們需要更多的電力來源。

二、是充完電後一次能跑多遠,也就是說電池耐力的問題。當然提昇電池的蓄電能力是目前非常重要的研發主題。這方面我們沒有能力參與。

三、是供電系統、即全國性充電站的建立,除了要快速而且要普級。直接換電池是Gogoro電動機車目前的作法,我們想在這裡提出另外一個概念,也就是說:電動車的電力可以從空中用無線充電的方式來進行充電。

甚至以後如果無線充電的技術發展得很好的話,也可以在空中建立一個供電系統。例如說在20公里高空的平流層上面的佈建大型飛船,當成供電的中心。而且對每一輛電動車追蹤充電,就像目前GPS的應用一樣。當然這方面是還需要做不少的研發。 我們認為這些無線供電基礎的研發工作,可以在宜蘭科學園區以及旁邊的宜蘭大學城南基地來建立其研發以及產業的中心。而使用的工具就是無人機及無人車,也就是說我們可以將前瞻綠能裡面的地熱發電、無人機及無人車的研究移到宜蘭來進行。

以無線充電克服無人機及電動車續航力問題

我們蘭陽地熱資源公司與國立宜蘭大學在地熱發電方面已有產學合作案在清水地熱9號井進行中。並且即將擴大、將我個人2011年所取得的飛船等空中浮具的無線充電專利技術,具體應用在無人機無線充電方面。

目前無人機的一個最大的罩門是在於續航力不足的問題。這是受到電池容量以及無人機載重量的限制。如果能夠用上述我於2011年拿到的這個專利的觀念,將其具體化,那麼就可以使得無人機在即將沒有電之前、自動飛到一個充電站的上方停留,來進行無線充電。我們即將在清水地熱9號井建設這樣的一個無人機的充電站。那麼這些在宜大城南基地的無人機,在即將沒有電之前就可以飛到附近的清水地熱9號井無人機充電站上面充電。這樣,這批無人機就會是全世界第一個不用著陸、一直在空中盤旋的無人機了。

目前規劃在台南的無人機研發埸域附近有台南機場的飛航限制等等問題存在,而在宜蘭、從三星鄉及大同鄉的山區、也就是說雪山山脈跟中央山脈的交口牛鬥地區,一直到海邊都是平原,而且宜蘭也沒有機場,是最理想的無人機發展的場域。 再加上我們提供的無線充電的專利技術,具體應用在無人機上、相信會是領先世界的研發項目 。

無人機的無線充電的技術,亦可成為「大電力無線傳輸網路」的基礎,發展成熟可用以改善台電全國輸電網路之強韌度。我在「前瞻綠能應作什麽研發」文章中已有論述就不在此贅述。


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