风力发电机组怕不怕冷？叶片结冰会有什么影响吗？上月的美国德州冰风暴冲击风力发电厂与火力发电厂，酿成德州最严重的大断电，让人不禁好奇天寒地冻的天气对风机会造成什么冲击，其中的缘由又是什么。最近科学家稍稍回应疑问，结冰的叶片会降低风机转速，发电量大打折扣并减少 80%。
若进一步观察世界上风力发电场址，其实也不乏坐落在寒冷、温差极大的区域，尤其风电更是从北欧起家，而世界上最冷的风力发电场或许位于南极，新西兰与美国团队在平均零下几十度的低温环境下，共同于罗斯岛火山口 Crater Hill 打造罗斯岛风力发电场（Ross Island Wind Farm，RIWF）容量达 0.99MW，为新西兰斯科特基地及美国麦克默多站 11% 电力，从 2010 年营运至今。
显然风力发电场在寒冷如南极的地方也可以运作，只不过该区域为罗斯岛少数的无冰区。那么结冰对风机会带来怎样的挑战？根据美国爱荷华州立大学航太教授 Martin C. Jischke 与爱荷华州立大学飞机结冰物理和除冰科技实验室 Hui Hu 的实地研究，发现在湿冷环境条件下，风机叶片尖端会累积 30 公分厚的冰，不仅破坏风机叶片设计之初的空气动力学造型，还会影响风机的平衡。
实地观察是种眼见为凭的研究方法，但过程也颇为复杂，一来没有研究权限，二来厂商也不想让人研究并公布风机的发电表现，因此团队透过美国国家科学基金会（NSF）计划案与中国华北电力大学合作，最后在中国东部山区 50MW 风场展开研究。
这座不具名的风场坐落在山脊上，由 34 支容量约 1.5MW 风机组成，团队认为，使用的风机与美国国营的风电场差不多。且由于该风场靠近东海，水汽偏多，结冰条件与靠近墨西哥湾的德州相似，若冷锋带来的冷气团遇上墨西哥湾的水汽，德州就会开始降雪，相较之下爱荷华州的冬季偏向干冷。
纬度高、位于山顶又近海，爱荷华州立大学团队的研究环境相当湿冷，他们透过用无人机捕捉 50 米长的风机在冰雨、冻毛雨、湿雪、雾淞等环境条件 30 小时的变化。
无人机照片显示，整片风机叶片全都结冰，叶片外侧更有层层堆叠的冰，尤其是叶片尖端，厚度接近 30 公分，最后团队再透过风机内建的控制与资料收集系统，比对有无结冰的环境。团队指出，纵使外头吹着狂风，但叶片上厚厚的结冰会降低风机转速，甚至频频发生停机的状况，导致 80% 发电损失。
虽然每座风场的条件不一样，这项结果或许不能复制到其他风场，但仍可以表是结冰对风机的影响，未来还需要研究更有效的除冰方法，好让风机叶片可以一直转阿转。
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（首图来源：爱荷华州立大学）
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