


風能


《煙花》
主流的葉片控制系統會在風速較小時,透過改變轉速使葉片主對稱軸和相對切入風向的攻擊角(angle of attack)維持在最佳值(最大化發電功率模式),並使葉片主對稱軸和風機主旋轉軸保持垂直。隨著風速增加而轉速達最大值後,系統會使葉片主對稱軸和風機主旋轉軸漸漸平行,以避免轉速繼續增加(額定發電功率模式)。最後,當風速過大時,系統會透過漸漸減小葉片轉速、改變傾角,使葉片主對稱軸和風機主旋轉軸近乎平行,以達安全停機(停機模式)。



《別對映像研出手》第2集,主角說當小型水平軸風能發電機組的葉片切平旋轉平面時,葉片將無法旋轉。
這是因為小型水平軸式風能發電機組的葉片半徑不夠大,旋轉平面上的切線速度不夠快,導引氣流的葉片角度就必須比較明顯。

《科學超電磁炮》中,學園都市中的陸上風能發電機組和晚近設計相比,其葉片半徑和機柱高度之比例明顯偏低,機艙大小也明顯較大。這是過去10年風能發電技術演進的證明。


當代陸上風能機組如果使用直接驅動的同步發電機,便不需要齒輪,是減少機艙體積的方法之一。圖示的E40算是Enercon比較舊的機型,不過Enercon比較晚進的陸上風能機型(比如5MW的E-147)也是不須齒輪的設計。



太陽能



詳細請參考:太陽直接輻射的天文模型

詳細請參考: https://www.notion.so/energytransitiontwn/0e6c5dffc57047dcb31fda55a7f1cc6b (請改成內部連結)

《別對映像研出手》第1集出現的飛行器。考慮重量和材料延展性,機翼上的太陽能板應該是薄膜型(thin film)太陽能版,潛在的選項包括目前前瞻性最高的鈣鈦礦太陽能版。

初代鋼彈中,吉翁軍在一年戰爭末期使用的超級武器Solar Ray,所需功率為85PW(注1,這超過全球年平均負載4到5個量級)。在近地球處的太陽輻射強度約為每平方公尺1361W,若假設宇宙世紀太陽能板的光電轉換效率為25%(注2),則發射Solar Ray1秒,需要413.1平方公里(約台北市+基隆市)的太陽能板連續運作1星期的供電(太空中沒有晝夜之分,因此太陽能電力輸出沒有變動性)。
注1:在初代鋼彈電視版中,有提到Solar Ray所需功率為85 PW/s,但這單位顯然有誤;根據Solar Ray的性能,合理推測應該是以85PW的功率放能1秒。
注2:由上圖可以看出宇宙世紀的太陽能板可能以無線電波傳送電力,因此光電轉換效率將會很差;如果改以集中式太陽能的方式,將太陽直接輻射集中打在Solar Ray機體的數個點上受熱再以此發電,可能才有機會保持如此高的光電轉換效率。
部門耦合/永續城市


《魔法少女小圓》呈現的世界觀中,城市建築充滿綠牆、綠屋頂,工業區和河堤區佈建風能發電機群,都市當中的公共運輸發達、私人載具甚少。



《別對映像研出手》故事的城市設定為在湖上建成的人工島嶼,城市內公共運輸、水運發達、私人載具甚少。

《來自色彩繽紛的明日世界》第1集;無法辨別漂浮船隻使用的能源


這是2015年的設計構想,以晚近再生能源發展趨勢和個人更新的認知、且又要一定程度貼近現實地重新設計一座固定的能源島的話,我應該會把生質能全部換成太陽能板,核融合應該也會拿掉。
不過原版設定是能在行星尺度的大海中移動且自給自足、無須外界補給的艦隊,核融合可以讓空間需求下降許多。
原始說明: 「從上個月開始,能源區最主要的核融合反應爐已經開始運轉了。目前第二座跟第三座也都在施工狀態。
透過氫同位素核融合,藉此產生氦以及大量能量的夢想,人類已經懷了一個世紀以上。現在在最重要的熱能還有物質的轉換技術上終於有了突破性的進展,終於可以在激發反應、控制電漿進行穩定的反應之外,有效地把釋放的能量轉換成可供使用的電能。
這個島完工之後,移動所需的大量能量將會由這三座反應爐產生的能量供給。剩餘的電力都會儲存在右手邊那些高能石墨烯纖維電池中。在底下的艙室中我們有更大的儲存空間,預計完全進入正常運轉以後可以在不供電的情況下讓島持續運作兩年。
現在看過去前方的那些軌道,到時候會接上漂浮在平流層上的大型風機。充好電的電池會從上面沿著奈米碳管製成的軌道往下到庫存區。
右邊看過去是正在進行測試中的溫差發電機組。之前表層的熱源是表層海水提供的,只有白天運轉的效能比較好;現在核融合反應爐的冷卻水系統讓我們有了穩定的熱源,發電特性變得非常理想。
冷卻用水到了吹風式冷卻池時再順便用改良耐熱藻類做生質燃料和基礎生產。大部分的冷卻用水會再回收做重複的功能;部份的冷卻水會被電解,產生核融合使用的原料;只有這些加上少部份被蒸發掉的水會需要再補充。」


不過Vivy文宣的副標「自己毀滅自己的故事」蠻適合形容人為氣候變遷的
補注:在完成這次的演講後我才發現《86》的AI軍團的能源需求幾乎都由綠能供應(除了實驗中的核融合反應爐)。

《幻海奇情》第17到18集有出現一艘原本打算完全自給自足的船,上有安裝太陽能板、旁邊有浮動式離岸風能機群,甚至可在大浪來襲時垂直船身以避免翻覆。然而這些在漫畫刊出時尚屬前衛的科技設定,最後都因船上居民自我毀滅而被荒廢,淒涼之下場可以看做是科技樂觀主義的警告。

《Dr. Stone》的末日來臨原因雖然有點跳脫常理,但之後重建文明的過程有充分示範如何利用小水力和簡易電池組、從零開始建置供電系統。

《天氣之子》是少數處理因氣候變遷造成末日情節的動畫,但動畫中對於氣候變遷的「成因」並沒有具體給出「就是人為造成的」的肯定連結。
即使如此,動畫中對於是否應該犧牲女主、以換取東京市不再暴雨的倫理議題,對於氣候變遷的減緩/調適手段的公平性討論上確可做為參考。像是地球工程,某種程度上就是當代的一種對晴天女孩獻祭。