CN101964602A - 一种道路震动发电方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种道路震动发电方法及装置，通过在路面减震层铺设由压电晶体制成的压电装置，利用存储器收集路面震动中压电装置产生的电能并进行供电。完成了机械能-电能之间能量转换的收集过程，充分利用了路面震动这一随处可见的现象。整个收集过程没有能源消耗，也没有能源损耗，不产生污染，不占用土地，产生的电能最靠近直接用户，减少了输送成本和电能输送带来的损耗，甚至还可根据产生的电流进行路面车辆、行人通过数量的统计和分析，为科学管理提供依据，整个装置非常适合在人员和交通拥堵的城市和城际交通中推广、使用。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用路面震动进行发电的道路震动发电方法及装置。
背景技术
在能源紧张的当代，怎样降低能源消耗，提高能源利用率，正成为一个全世界未来发展的趋势。其中，电能是我们人类生活、生产和工作中使用最多的二次能源。全球范围内现有的电能主要通过煤炭、石油、天然气和核电这4类主要一次能源通过发电装置产生，水电和其他能源很少。进入21世纪的今天，我们的一次能源面临这样一个残酷的基本现实：按目前全球人类的能源消耗，煤炭仅能使用230年、石油仅能使用45年、天然气仅能使用61年、核电仅能使用71年。同时，大规模的化石燃料的利用及CO2排放也给全球带来重大污染和温升灾害。而在人类有史记载的约5000年历史中，大规模利用一次能源的历史也不过仅仅在20世纪(1900年-2000年)的100年左右。全球的一次能源将仅够人类再使用100年，随后将全面枯竭。因此世界主要的发达国家和地区在近10年来开始较大规模进行可再生能源的开发和利用。已有的水力发电和生物发电和都属于无污染发电，但资源有限；风力发电和太阳能发电资源巨大，目前最受各国重视并将得到快速发展，但也存在需占用大片土地，而且受地理位置/气候限制，只能用于一些特定的地方，且发电成本高昂。而利用某些材料的压电效应，将各种道路上移动物体等产生的震动能量转换成电能并利用，由于其资源的巨大、发电过程的零污染和零排放、实施过程简单易行、发电成本小/投资回收期短等极佳的技术/经济/社会特性将得到极大的发展。压电效应，泛指压电材料处于弹性介质中所具有的一种机-电可逆转换特性，是一种机械能和电能相互转化的现象。具体地说，是某些电解质在受到一定方向外力作用变形时，其内部会产生极化现象，在相对的两个表面上分别出现正负相反的电荷，从而形成电能，压电效应是线性的，形变方向相反，产生的电荷方向也相反。具有压电效应的材料称压电材料，目前正在研究的有：单/多晶压电晶体、细晶粒压电陶瓷、压电陶瓷/高聚物复合材料等。
如何利用压电现象，制造出更科学、合理、环保的发电方法，就成为本发明要解决的问题。
发明内容
鉴于上述现有技术，本发明旨在提供一种能充分利用各种道路表面产生的震动进行发电的道路震动发电方法及装置。
本发明是通过以下技术方案来实现的：
一种道路震动发电方法，在路面减震层铺设由压电晶体制成的压电装置，通过存储器收集路面震动过程中压电装置产生的电能，利用收集的电能进行供电。
所述路面包括公路、铁路、飞机跑道和人行通道。
所述铺设的压电装置的数量为一个以上。
一种道路震动发电装置，包括压电发电机和电容存储器及电力调节管理组件，压电发电机铺设在路面减震层上，电容存储器及电力调节管理组件通过导线顺序连接在压电发电机上。
本发明所述的一种道路震动发电方法及装置，利用压电晶体变形过程中会产生电能，通过存储器进行电能收集和供电，完成了机械能-电能之间能量转换的收集过程，充分利用了路面震动这一随处可见的现象。整个收集过程没有能源消耗，也没有能源损耗，不产生污染，不占用土地，产生的电能最靠近直接用户，减少了输送成本和电能输送带来的损耗，电能产生的周期和消费高峰周期相吻合，避免了用电高峰造成的用电困难，甚至还可根据产生的电流进行路面车辆、行人通过数量的统计和分析，为科学管理提供依据。整个装置非常适合在人员和交通拥堵的城市中推广、使用。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
本发明利用压电效应，将压电晶体铺设在每天行人和车辆走动较多的路面下，通过震动使压电晶体产生电能，为周围环境提供照明或并入电网使用，达到节能、环保的目的。
本发明所述的一种道路震动发电方法，在沥青公路路面下的减震层铺设由压电晶体制成的压电装置，压电装置的数量根据路面情况和发电量需要而定，一般压电装置间保持30CM，以平铺方式整体铺设，这样可以最大限度的吸收震动过程产生的能量，保证发电效果。存储器安置在路边，存储器将路面震动过程中压电装置产生的电能收集，收集的电能可以为周围环境提供照明或并入电网进行供电。
当然，路面还包括铁路、飞机跑道和人行通道，其中铁路上铺设压电装置时可以将其铺设在枕木下、路基下，甚至是轨道下，只要能够直接采集路面震动、又不会影响铁路安全即可。在飞机跑道上，压电装置可以铺设在飞机起飞和降落频繁的跑道上，充分利用跑道的震动进行发电。而人行通道上，可以将压电装置铺设在行人频繁出入的交通站点、上下车通道以及检票口的地面下，既不会影响行人通道，又可最大限度地进行发电。
随着路面上车辆的不断行驶，铺设在减震层上的压电装置在压电晶体的变形过程中不断产生电能，产生的电能通过导线传送到存储器中，由于压电晶体只随着变形的产生而形成电流，变形恢复后电流则自动消失，所以，存储器会随着不同压电装置的发电进行相应的电流存储，存储后的电流可以直接为周围路面照明使用，或将多余电量并入电网。特别是在交通高峰期，路面最需要照明的时候，车辆的增多使得压电装置的发电量越大，降低了用电高峰带来的发电量不足的危险。
下面结合附图1对本发明做进一步的描述：
一种道路震动发电装置，包括多个压电发电机3和电容存储器4及电力调节管理组件5，压电发电机3成均匀状平铺在路面减震层2上，减震层2上还铺有耐磨层1，耐磨层1直接与车辆接触，既保证了路面正常使用，又可防止压电发电机3损坏。电容存储器4及电力调节管理组件5固定在道路一侧，电容存储器4及电力调节管理组件5通过导线分别与压电发电机3顺序连接，电力调节管理组件5将电容存储器4中电压调整后，通过输出端分别为路边的路灯6提供照明用电。铺设的压电发电机3也可位于人员流动较大的通道入口或交通站点，或者是飞机跑道、铁轨下方。
车辆行驶过程中，震动通过耐磨层1传递到减震层2的压电发电机3上，压电晶体发生变形后产生电流，电流通过导线传送到电容存储器4及电力调节管理组件5中，电容存储器4及电力调节管理组件5联合为路灯6提供照明用电，多余的电量可以存储使用。车流量越大，发电越多，照明用电越充足。
Claims (4)
1.一种道路震动发电方法，其特征在于，在路面减震层铺设由压电晶体制成的压电装置，通过存储器收集路面震动过程中压电装置产生的电能，利用收集的电能进行供电。
2.根据权利要求1所述的一种道路震动发电方法，其特征在于，所述路面包括公路、铁路、飞机跑道和人行通道。
3.根据权利要求1所述的一种道路震动发电方法，其特征在于，所述铺设的压电装置的数量为一个以上。
4.一种道路震动发电装置，其特征在于，包括压电发电机和电容存储器以及电力调节管理组件，所述压电发电机铺设在路面减震层上；所述电容存储器和电力调节管理组件通过导线顺序连接在压电发电机上。
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Publications (1)
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2009
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| PB01 | Publication | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
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