TW201643312A - 風電抽水系統及其方法 - Google Patents

Abstract

本發明為有關一種風電抽水系統及其方法，主要結構包括一供汲取水源之抽水裝置、一電性連結該抽水裝置並於風力強度或時間長度達設定標準時，取代該抽水裝置之抽水動作之風力抽水裝置、一設置位置高於該抽水裝置且與該抽水裝置及該風力抽水裝置連結之儲水裝置，該儲水裝置係包含一儲水桶、一兩端分別連結該抽水裝置及該儲水桶並供加壓產生水柱輸出之進水管、及一連結該儲水桶及該水源之出水管，並於該儲水桶上設置一藉該進水管之水柱驅動發電的第一水力發電裝置，再於該出水管之水流路徑上設置一藉該儲水裝置之位能差發電的第二水力發電裝置。藉上述結構，以抽水裝置結合三段式綠能發電系統，使水的動能及位能轉換為電能，並將水源循環利用，持續發電。

Description

風電抽水系統及其方法

本發明為提供一種風電抽水系統及其方法，尤指一種利用風力發電的電力將水抽往高處並產生水柱，使水具有可轉為電能之動能及位能，並可回收水源重複利用，以進行微水發電之風電抽水系統及其方法。

按，利用綠能來發電已是未來的趨勢，常見的風力發電係藉由風力帶動葉片轉動，進而讓發電裝置產生電能，另外，亦可藉由水的位移來帶動葉片轉動，同樣讓發電裝置產生電能，然而，不管是風力發電裝置或是水力發電裝置，都是個體的發電裝置，而未整合一起使用者。

一般藉由水力進行發電時，主要係藉由水流的動能及高底落差的位能，使輪機產生轉動進而達到發電的效果，然而，既有的水力發電裝置透過將水流導入輪機發電後，僅會將水流直接排出輪機外，而無法有效地將排出的水流回收再利用，因此，既有水力發電裝置於使用時，必須儲存或引入大量的水流後，方能不斷地輸送至輪機內以便產生發電的效果，所以既有水力發電裝置大多需裝設於水源處，如此一來，不僅無法有效地將水流進行再利用，且需受限於水源處使用，再者，既有水力發電在水量較少時，則無法其藉由水力進行有效率的發電，誠有加以改進之處。

而一般風力發電設備具有直立的高塔，高塔頂端的安裝有葉輪，及一由葉輪驅動而產生電力的發電設備，且風不像水為常態性存在，更有風力強度的需求，因此，僅憑風力發電設備往往無法進行長時間的發電。

是以，要如何解決上述習用之問題與缺失，即為本發明之發明人與從事此行業之相關廠商所亟欲研究改善之方向所在者。

故，本發明之發明人有鑑於上述缺失，乃蒐集相關資料，經由多方評估及考量，並以從事於此行業累積之多年經驗，經由不斷試作及修改，始設計出此種結合風力發電及水力發電，並以少量水源進行長效發電的風電抽水系統及其方法的發明專利者。

本發明之主要目的在於：以抽水裝置結合風力、水力、水力之三段式綠能循環發電系統，以水柱賦予水動能、以高度賦予水位能，並將水源循環利用，而達到以少量水源進行持續發電之目的。

本發明之另一主要目的在於：將本發明應用於平原、高山等不同環境之匯水造林植樹綠能系統。

為達成上述目的，本發明之主要結構包括：一供汲取水源之抽水裝置，且該抽水裝置係電性連結一於風力強度或時間長度達設定標準時，取代該抽水裝置之抽水動作之風力抽水裝置，並在位置高於該抽水裝置處設置一與該抽水裝置及該風力抽水裝置連結之儲水裝置，該儲水裝置係包含一儲水桶、一兩端分別連結該抽水裝置及該儲水桶並供加壓產生水柱輸出之進水管、及一連結該儲水桶及該水源之出水管，且該儲水桶上方係設置一第一水力發電裝置，係藉該進水管之水柱驅動發電，以及於該出水管之水流路徑上設置一第二水力發電裝置，係藉該儲水裝置之位能差發電；本發明在操作時，係先以抽水裝置本身之電力驅動抽水，待風力強度或時間長度達設定標準時，改以風力抽水裝置進行發電及抽水，並把水源汲取至位於高處的儲水裝置，且在水流經進水口時，會被加壓形成水柱射出，而驅動第一水力發電裝置發電，然後由儲水桶承接流下來的水，接著讓水從出水管流回位於低處的汲取水源，供第二水力發電裝置從中轉換位能而進行發電動作，之後便由風力抽水裝置抽水以進行下一個循環。

藉由上述技術，可針對習用綠能發電系統所存在之獨立作業而有諸多條件限制、及無法長效維持運作的問題點加以突破，達到上述優點之實用進步性。

1、1a‧‧‧風力抽水裝置

11‧‧‧延遲啟動模組

2‧‧‧抽水裝置

3‧‧‧儲水裝置

31‧‧‧儲水桶

32‧‧‧進水管

321‧‧‧加壓單元

33‧‧‧出水管

34‧‧‧淨水單元

4、4a‧‧‧第一水力發電裝置

5、5a‧‧‧第二水力發電裝置

6‧‧‧儲電裝置

第一圖 係為本發明較佳實施例之結構方塊圖。

第二圖 係為本發明較佳實施例之實施示意圖。

第三圖 係為本發明較佳實施例之方塊流程圖。

第四圖 係為本發明較佳實施例之動作示意圖(一)。

第五圖 係為本發明較佳實施例之動作示意圖(二)。

第六圖 係為本發明另一實施例之實施示意圖(一)。

第七圖 係為本發明另一實施例之實施示意圖(二)。

為達成上述目的及功效，本發明所採用之技術手段及構造，茲繪圖就本發明較佳實施例詳加說明其特徵與功能如下，俾利完全了解。

請參閱第一圖、第二圖及第三圖所示，係為本發明較佳實施例之結構方塊圖、實施示意圖及方塊流程圖，由圖中可清楚看出本發明係包括：一抽水裝置2，係供汲取水源；一電性連結該抽水裝置2之風力抽水裝置1，係於風力強度或時間長度達設定標準時，取代該抽水裝置2之抽水動作，且該風力抽水裝置1係包含一電性連結該抽水裝置2之延遲啟動模組11，係供設定該風力強度及該時間長度，並切換執行抽水動作之裝置；一設置位置高於該抽水裝置2且與該抽水裝置2及該風力抽水裝置1連結之儲水裝置3，該儲水裝置3係包含一儲水桶31、一兩端分別連結該抽水裝置2及該儲水桶31並供加壓產生水柱輸出之進水管32、一連結該儲水桶31及該水源之出水管33、及一設於該進水管32上之淨水單元34，其中該進水管32具有一加壓單元321，係供輸出水柱以驅動該第一水力發電裝置4；一設於該儲水桶31上之第一水力發電裝置4，係藉該進水管32之水柱驅動發電；一設於該出水管33之水流路徑上之第二水力發電裝置5，係藉該儲水裝置3之位能差發電；及一電性連結該風力抽水裝置1、該第一水力發電裝置4及該第二水力發電裝置5之儲電裝置6。

而本發明之主要步驟為：(a)以內置電源驅動一抽水裝置1汲取水源；(b)待風力強度達標或超過設定時間時，利用一風力抽水裝置取代該抽水裝置之抽水動作；(b1)藉由一延遲啟動模組切換執行抽水動作之裝置； (c)再將水源運輸至設於高處之儲水裝置3；(d)利用儲水裝置3之進水管32產生水柱以驅動一第一水力發電裝置4；(d1)該進水管32係利用一加壓單元321產生水柱，以驅動該第一水力發電裝置4；(e)以儲水裝置3之儲水桶31承接由該第一水力發電裝置4流下之水源；(f)將儲水桶31內的水源由出水管33排出，並藉位能差使該出水管33水流路徑上之第二水力發電裝置5得以驅動發電；(f1)利用一設於該進水管32上之淨水單元34，淨化流入該儲水裝置3的水源；(g)出水管33將該第二水力發電裝置5流出的水源，回流至該抽水裝置2之汲取水源；及(h)將該風力抽水裝置1、該第一水力發電裝置4及該第二水力發電裝置5已產出之電能儲存於一儲電裝置6，以於無風狀態供應該抽水裝置2正常運作。

藉由上述之說明，已可了解本技術之結構，而依據這個結構之對應配合，更可達到以抽水裝置2結合三段式綠能發電系統，使水的動能及位能轉換為電能，並將水源循環利用，而持續發電之優勢，而詳細之解說將於下述說明。

請同時配合參閱第一圖至第五圖所示，係為本發明較佳實施例之結構方塊圖、實施示意圖、方塊流程圖、動作示意圖(一)及動作示意圖(二)，由圖中可清楚看出，藉由上述構件組構時，本發明之動作主要以風力抽水裝置1、第一水力發電裝置4及第二水力發電裝置5為中心進行三段式長效循環發電。在進行第一段發電之前，係先以抽水裝置2內置電源直接汲取水源，然後利用延遲啟動模組11的設定，判斷當前環境風力強度是否足以驅動風力抽水裝置1，或判斷藉由抽水裝置2抽入循環發電系統的水份，是否已產生足夠抽水裝置2運作之電力，若風力強度充足則進入第一段，利用風力抽水裝置1產生之電力直接進行抽水動作，風力抽水裝置1係利用虹吸管原理進行連續抽水，以將低處的水源汲取至高處的儲水裝置3(本實施例係將儲水裝置3設於建築物頂樓)，並於水流進儲水桶31前，在儲水裝置3的進水管32處，利用加壓單元321將進水管32輸出的水流加壓變為水柱，藉此賦予水充足的動能，並令水柱直接推動第一水力發電裝置4進行第二段的發電，接著，驅動第一水力發電裝置 4後水因重力下落，而匯集於儲水桶31中，且讓儲水桶31中的水沿著出水管33流出，流向最初抽水裝置2的汲水水源，在此過程中因重力下落的水係沿著出水管33的水流路徑，再次衝擊第二水力發電裝置5，讓水在高處的位能轉換為電能以完成第三段的發電，而由第二水力發電裝置5流下的水同樣沿著出水管33回流至汲水水源處。

並依上述動作持續循環發電，不浪費任何一滴水，僅需利用少量的水源即可進行長效的綠能發電，且可將風力抽水裝置1、第一水力發電裝置4及第二水力發電裝置5所產出之電能，儲存於儲電裝置6內以供抽水裝置2使用，以解決風力抽水裝置1在無風時不能發電的缺憾，或將儲存的電能轉移至其他設備使用，更可於儲水裝置3的進水口處設置一淨水單元34，讓儲水裝置3內的水除了可供發電之用外，亦可作為民生用途。

另請同時配合參閱第六圖及第七圖所示，係為本發明另一實施例之實施示意圖(一)及實施示意圖(二)，由圖中可清楚看出，本實施例為將本發明應用於平原、高山等不同環境之匯水造林植樹綠能系統，同樣利用風力抽水裝置1a、第一水力發電裝置4a及第二水力發電裝置5a三段式的長效循環發電，將水源從低處的蓄水池抽往高處，然後以水柱賦予水動能、以高度賦予水位能，並將水源循環利用，而達到以少量水源進行持續發電之目的。

惟，以上所述僅為本發明之較佳實施例而已，非因此即侷限本發明之專利範圍，故舉凡運用本發明說明書及圖式內容所為之簡易修飾及等效結構變化，均應同理包含於本發明之專利範圍內，合予陳明。

綜上所述，本發明之風電抽水系統及其方法於使用時，為確實能達到其功效及目的，故本發明誠為一實用性優異之發明，為符合發明專利之申請要件，爰依法提出申請，盼 審委早日賜准本發明，以保障發明人之辛苦發明，倘若鈞局審委有任何稽疑，請不吝來函指示，發明人定當竭力配合，實感公便。

1‧‧‧風力抽水裝置

2‧‧‧抽水裝置

3‧‧‧儲水裝置

31‧‧‧儲水桶

32‧‧‧進水管

321‧‧‧加壓單元

33‧‧‧出水管

34‧‧‧淨水單元

4‧‧‧第一水力發電裝置

5‧‧‧第二水力發電裝置

6‧‧‧儲電裝置

Claims (10)

1. 一種風電抽水系統，其主要包括：一抽水裝置，係供汲取水源；一電性連結該抽水裝置之風力抽水裝置，係於風力強度或時間長度達設定標準時，取代該抽水裝置之抽水動作；一設置位置高於該抽水裝置且與該抽水裝置及該風力抽水裝置連結之儲水裝置，該儲水裝置係包含一儲水桶、一兩端分別連結該抽水裝置及該儲水桶並供加壓產生水柱輸出之進水管、及一連結該儲水桶及該水源之出水管；一設於該儲水桶上之第一水力發電裝置，係藉該進水管之水柱驅動發電；及一設於該出水管之水流路徑上之第二水力發電裝置，係藉該儲水裝置之位能差發電。
2. 如申請專利範圍第1項所述之風電抽水系統，其中更包含一電性連結該風力抽水裝置、該第一水力發電裝置及該第二水力發電裝置之儲電裝置。
3. 如申請專利範圍第1項所述之風電抽水系統，其中該儲水裝置更包含一設於該進水管上之淨水單元。
4. 如申請專利範圍第1項所述之風電抽水系統，其中該進水管具有一加壓單元，係供輸出水柱以驅動該第一水力發電裝置。
5. 如申請專利範圍第1項所述之風電抽水系統，其中該風力抽水裝置係包含一電性連結該抽水裝置之延遲啟動模組，係供設定該風力強度及該時間長度，並切換執行抽水動作之裝置。
6. 一種風電抽水方法，其步驟為：(a)以內置電源驅動一抽水裝置汲取水源；(b)待風力強度達標或超過設定時間時，利用一風力抽水裝置取代該抽水裝置之抽水動作；(c)再將水源運輸至設於高處之儲水裝置；(d)利用儲水裝置之進水管產生水柱以驅動一第一水力發電裝置；(e)以儲水裝置之儲水桶承接由該第一水力發電裝置流下之水源； (f)將儲水桶內的水源由出水管排出，並藉位能差使該出水管水流路徑上之第二水力發電裝置得以驅動發電；及(g)出水管將該第二水力發電裝置流出的水源，回流至該抽水裝置之汲取水源。
7. 如申請專利範圍第6項所述之風電抽水方法，其中更包含步驟(f1)，利用一設於該出水管上之淨水單元，淨化流入該儲水裝置的水源。
8. 如申請專利範圍第6項所述之風電抽水方法，其中更包含步驟(d1)，該進水管係利用一加壓單元產生水柱，以驅動該第一水力發電裝置。
9. 如申請專利範圍第6項所述之風電抽水方法，其中更包含步驟(h)，將該風力抽水裝置、該第一水力發電裝置及該第二水力發電裝置已產出之電能儲存於一儲電裝置，以於無風狀態供應該抽水裝置正常運作。
10. 如申請專利範圍第6項所述之風電抽水方法，其中更包含步驟(b1)，藉由一延遲啟動模組切換執行抽水動作之裝置。