CN101924492A - 一种利用压电原理的水能发电技术 - Google Patents

Abstract

根据压电发电的原理，本发明的发电单元是由一种压电材料制作而成，发电单元中的压电材料应该具有耐重压、耐冲击和抗腐蚀的效果。发电单元安装在水底，用以接受水的流量速度、水的落差冲击和水的深度压力。发电单元在受到水的流量速度、水的落差冲击和水的深度压力作用时，导致压电材料受到冲击挤压，于是不间断地产生电能，该电能可以通过电能转换和储存(输送)电路系统，输送到需要电能的地方去。应用本发明技术可广泛应用于凡是与水有接触的地方，如安置在河床中、管道内、渠道里、海洋下、轮船底(吃水部位)等地方。

Description

一种利用压电原理的水能发电技术

一、所属技术领域

本发明专利技术属于水电发电技术领域，可实现一种利用压电原理的水能发电技术。

二、背景技术

目前，世界上水电站的发电技术有两种基本方式：一是利用小流量高水压方式，二是利用大流量低水位的方式。这两种方式在投资成本、建设周期、安全维护、生态环境，移民安置、经济效益等方面都存在着不同的问题和缺陷。

根据2009年3月5日中央电视台《第一时间》的报道；以色列的一家公司正在研究一项技术，让马路上的滚滚车流变成发电场，为人们提供日常生活所需的电能。这家总部位于以色列海法的因诺瓦科技公司正在研发一项具有革命性的新技术，将让汽车在耗能的同时也能产生新能量。在最近进行的一项实验中，研究人员让一辆货车驶过道路，路面下的发电设备便开始工作，产生的电流成功把灯泡点亮了。这一技术的奥秘就在于在路面下铺设了一种特殊的材料(注：其实就是压电陶瓷)，这种材料在受压变形时会产生电能，也就是说，汽车行驶时对路面的压力通过它转变成电能。研究人员表示，其具体发电量取决于路面上通行车辆的数量、重量和行驶速度，理想情况下每公里路段发电量可达500度，足以供应800户人家的用电需求。并且公路发电本身并不产生任何额外污染。2009年3月27日，中央电视台的《新闻联播》和《晚间新闻》节目也作了相关的报道。以色列科学家称，汽车每在柏油路上行使1英里(16公里)便可产生超过640千瓦电量，足以为12辆小型汽车供电。但是，以色列科学家的这种技术也存在着某些缺陷：

1、工程造价高。如果实施此项技术，得首先破坏现有公路或铁路后，才能在公路或铁路下安装动力转换设备。根据测算，路面改造成本约为每公里六十五万美元。

2、发电效率低。此项技术存在有车路过时才有动力，没有车路过时就没有动力等缺陷。

3、动力不平衡。重车大车路过时动力强大，轻车小车路过时动力弱小；

4、动力收集困难。在几百上千上万公里公路或铁路上，如将动力收集转换，需要多少的动力收集设备？

三、发明内容

针对现有的水电发电技术和以色列科学家所发明的道路发电技术存在的缺陷和不足，本发明专利技术另辟蹊径，发明的是一种利用水能压力装置来达到产生电能的目的。

本发明专利技术的技术方案是：

根据压电发电的原理来实现上述目的。发电单元是由一种压电材料制作而成。发电单元中的压电材料应该具有耐重压、耐冲击和抗腐蚀的效果。发电单元安装在水底，用以接受水的流量速度、水的落差冲击和水的深度压力，发电单元在受到水的流量速度、水的落差冲击和水的深度压力作用时，导致压电材料受到冲击挤压，于是不间断地产生电能，该电能可以通过电能转换和储存(输送)电路系统，输送到需要电能的地方去。

应用本发明专利技术可广泛应用于凡是与水有接触的地方，如安装在河床中、管道内、渠道里、海洋下、轮船底等地方。

本发明专利技术的有益效果：

1、由于这种发电单元构造简单，使用本发明专利技术设计生产的这种发电单元，目前已经有成熟的生产技术，可以实现大规模工业化生产。因此，生产制造成本较低，与此同时，还可带动原料产品生产、交通运输、第三产业服务等相关产业的发展，扩大就业率，刺激经济增长。

2、由于应用本发明专利技术生产的这种发电单元，可广泛应用于凡是与水有接触的地方，且安装技术简单，因此，有相当广阔的市场前景：

(1)如将发电单元铺设在河床底，当奔流不息的河流经过发电单元时，即可实现发电目的。由于无须拦河筑坝，因此，建设投资省、建设周期短、运行安全可靠、无须移民安置，对河床的生态和航运也毫无影响；

(2)如将发电单元敷设在水电站的压力管道中，当发电单元接受到高压水流的作用时，则可发生挤压冲击而产生电能，从而可进一步提高水电站的发电能力；

(3)如将发电单元敷设在渠道里，利用渠道中水流速度和水位落差不间断的挤压冲击，千里渠道就是一座发电站；

(4)如将发电单元铺设在海洋下，当发电单元接受到强大的海洋压力和高速流动的海洋波浪的时候，该发电单元就相当于一个永动机；

(5)如将发电单元敷设在轮船底(吃水部位)，当轮船在高速度行驶的同时，轮船底部(吃水部位)在实现轮船浮力功能的同时，又增加了一个为轮船本身提供动力能源的功能。

3、由于本发明专利技术的发电单元是一个耐重压、耐冲击和抗腐蚀的固定装置，且无传动部件，因 此，可保证压电装置的免维护安全运行和永久的使用寿命。

4、由于本发明专利技术可将水能发挥到极至，水能可以24小时不间断地从发电单元上通过，因此，可克服公路上车流量间歇性通过发电单元发电的缺陷。如果说，以色列科学家称的汽车每在柏油路上行使1英里(1.6公里)便可产生超过640千瓦电量，就足以能为12辆小型汽车供电的话，那么，铺设在漫长距离的河床底或海洋下的发电单元，在水能不停的作用下所产生的电能将是不可估量的。

5、由于本发明专利技术可将点点滴滴的电流反复汇集并反复利用起来，这是一种取之不尽、用之不竭的可再生能源；因此，这是符合国家产业政策和国际环保通则要求的；这对于应对全球气候变化、实现节能减排、发展绿色能源、倡导循环经济必然产生积极的影响和不可估量的经济效益、社会效益和环保效益。

6、本发明专利对国家利益或者公共利益具有重大意义，值得推广应用，希望能够尽快得到专利授权并实施之。

四、具体实施方式

一、为了充分发挥发电单元在运行过程中的最佳发电能力，可根据不同的应用对象所需要的规格型号和技术参数，选择相应的高性能的压电材料制造成发电单元。发电单元中的压电材料应该具有超导、耐重压、耐冲击和抗腐蚀的效果。

二、将单个或若干个压电材料用高性能的弹性材料密封包裹压制成片状。在每片高性能弹性材料的内部，丝印银浆电极以形成正、负电路(两端有外接导线引出，该导线应具有良好的绝缘、超导、耐重压、耐冲击和抗腐蚀的效果)，形成发电单元。在每片高性能弹性材料的四边外缘有若干个圆孔，以便于将发电单元用螺栓固定在河床底上。

三、将需要安放发电单元的河床底进行平整处理(或用混凝土平整，或用塑料板铺设)，然后将若干个发电单元相应的输入输出端用外接导线连接起来，并整齐地固定于河床底。发电单元固定的坡度应大于或等于河床底的坡度。

四、发电单元输出电极分正、负极，分别与水面上的电能转换和储存(或输出)电路系统的正、负极连接。

五、当水能从发电单元上源源不断的流过时，发电单元在水能的重压下，也源源不断地产生电能，并与水面上的电能转换和储存(或输出)电路系统连接，将电能转换或输送到需要电能的地方去。

附图说明：图1为发电单元图这是一个发电单元，由单个或若干个压电材料用高性能的弹性材料密封包裹压制成片状。在每片高性能弹性材料的内部，丝印银浆电极以形成相应的输入输出正、负电路，并 有电源导线与外部连接，形成发电单元。在每片高性能弹性材料的四边外缘有若干个圆孔，以便于将发电单元用螺栓固定在河床底上。

发电单元在受到水的流量速度、水的落差冲击和水的深度压力作用时，导致压电材料受到冲击挤压，于是不间断地产生电能，该电能与地面上的电能转换和储存(或输出)电路系统的正、负极连接。可以通过电能转换和储存(输送)电路系统，输送到需要电能的地方去。

1、高性能弹性材料  2、外接电源导线(正极)  3、丝印银浆层(正极)  4、压电材料  5、丝印银浆层(负极)  6、外接电源导线(负极)  7、发电单元固定孔  8外接电源导线(或正极、或负极)

Claims (5)

1.本发明专利的发电单元是由一种压电材料制作而成，发电单元中的压电材料应该具有耐重压、耐冲击和抗腐蚀的效果。发电单元安装在与水接触的地方，用以接受水的流量速度、水的落差冲击和水的深度压力，发电单元在受到水的流量速度、水的落差冲击和水的深度压力作用时，导致压电材料受到摩擦挤压，于是不间断地产生电能，该电能可以通过电能转换和储存(输送)电路系统，输送到需要电能的地方。

2.根据权利要求书1，应用本发明专利技术所生产的发电单元，其特征是：可根据不同的应用对象所需要的规格型号和技术参数，选择相应的高性能的压电材料制造而成。发电单元中的压电材料应该具有超导、耐重压、耐冲击和抗腐蚀的效果。

3.根据权利要求书1，应用本发明专利技术所生产的发电单元，其特征是：将单个或若干个压电材料用高性能的弹性材料密封包裹压制成片状。在每片高性能弹性材料的内部，丝印银浆电极以形成正、负电路(两端有外接导线引出，该导线应具有良好的绝缘、超导、耐重压、耐冲击和抗腐蚀的效果)，形成发电单元。在每片高性能弹性材料的四边外缘有圆孔，以便于将发电单元用螺栓固定在河床底上。

4.根据权利要求书1，应用本发明专利技术所生产的发电单元，其特征是：将需要安放发电单元的河床底进行平整处理(或用混凝土平整，或用塑料板铺设)，平整的坡度应大于或等于河床底的坡度。然后将若干个发电单元整齐地固定于河床底，形成一个发电单元整体。

5.根据权利要求书1，应用本发明专利技术所生产的发电单元，其特征是：发电单元输出电极分正、负极，分别与地面上的电能转换和储存(或输出)电路系统的正、负极连接。

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