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配合能源轉型與國家自製衛星計畫 成大產學創新再添新章

文/航太系、圖/國家太空中心、永傳能源公司

永傳能源股份有限公司、國家太空中心與國立成功大學攜手執行永續跨領域整合型計畫,此計畫結合永傳能源公司在離岸風電豐富專案開發經驗與成功大學長期對台灣環島波浪、潮流、海岸氣象觀測等研究能力,並配合國家太空中心在今年 10 月 9 日成功升空的「獵風者號衛星」(TRITON)提供之海洋表面風速資料,進行產學合作研究,提升台灣離岸風場風能預報能力。

福海海氣象塔(永傳能源提供)

三方合作始於 2020 年 5 月,永傳能源公司與國立成功大學航太系簽署合作協議,旨在利用永傳能源公司位於彰化芳苑鄉外海8公里處之福海海氣象塔進行大氣紊流與風能相關學術研究,其中一項為安裝國家太空中心獵風者號衛星的全球衛星導航系統反射接收儀 GNSS-R(Global Navigation Satellite System-Reflectometry)工程體於海氣象塔上,進行訊號收集與分析。於2022 年 9 至 10 月期間,研究團隊獲得寶貴的塔上觀測資料包括 GNSS-R 訊號,風速與波高等瞬時資料,並進行 GNSS-R 訊號反演風速與實測風速比對,驗證了這個研究構想的可行性。

獵風者號衛星3D模擬圖

就公開文獻資料所知,目前尚無使用類似方法進行海面風場觀測,較常見的是使用飛機裝載 GNSS-R 風速儀,做有限時間觀測,而這個方法的優點在於 GNSS-R 風速儀安裝在離岸海氣象塔上,可進行全天候長時間觀測,對不同氣象條件的觀測結果進行統計分析,有助於精準風速反演


全球定位系統反射訊號接收儀 太空中心提供

此研究構想得以實現,歸功於產學合作,永傳能源公司提供國內具指標性的福海海氣象塔以及多年累積之風能資料,國家太空中心提供精密太空等級的 GNSS-R 風速儀,由國立成功大學人員執行計畫工作項目。預計在獵風者號衛星入軌執行任務階段,當衛星飛越台灣西海岸上空時,將進行衛星與福海海氣象塔上的儀器聯合觀測,屆時可同時得到獵風者號衛星的 GNSS-R 風速儀,福海海氣象塔上的 GNSS-R 風速儀、風速計與波高計等資料,此寶貴的數據將被納入風速反演模型的數據資料庫中。

福海海氣象塔設置於 2015 年,為台灣首座離岸海氣象觀測塔,永傳能源公司及其子公司福海公司迄今透過福海海氣象塔已持續蒐集 8 年彰化海域風、海、波、流等相關資料,海氣象塔所蒐集之資料亦經第三方顧問評估驗證,此次產學研究合作充分顯示這個海氣象觀測塔的可貴,適時配合國家衛星任務,發揮關鍵作用。

此產學研究團隊成員的專長分別在離岸風電運維,衛星遙測,衛星導航與通訊,大氣紊流,海洋工程,海氣交互作用等不同領域,歷經數年合作,具備絕佳的跨領域執行計畫能力,預期將使用國家太空中心獵風者號衛星海面風速資料,進行學術研究,提升台灣離岸風場風能預報能力,使我國能源永續、維護生態環境之目標更向前邁進。

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