TWI295338B - A tidal power generation method with water from rivers - Google Patents

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1295338 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本申請案提出一種引用河水的潮汐發電法。其特徵係將 河水引入潮池中，使潮池水位增加，進而使發電量增加。此外， 潮池也可兼具水庫的功能，將其所儲存的淡水，供給民生、工 業與農業用水。 【先前技術】 本案相關的先前技術有潮汐發電與淡水供給兩部份，潮夕 發電相關的先前技術如下： 目前最常被採用的潮汐發電技術是以堤壩於岸邊圍成潮 池，並於堤壩底部裝設控制閥門與水輪發電機組，在低潮與滿 潮％利用潮池内外的水位差來進行發電。我們可以推導得知其 在低潮與滿潮時的發電量皆為 n gRAH t 2 故傳統潮汐發電法的總發電量為 G4 = n gRAH t 其中n G為水輪發電機組的效率，R為液體密度（公噸/立方公 尺），A為潮池内部底面積（平方公尺），Ht為潮差（公尺）。 傳統潮沙發電法的主要缺點為潮差小，最多也只能達到十 幾公尺，因而使發電量嚴重受限。 淡水供給相關的先前技術如下： 目前常用的方法有兩種： 1295338 以大可川中游或上游建造水庫’此-方式雖然有可 二但其主要的缺點為：（a)建造水庫往往 民眾則：^ #地民眾擔心遷村、限制開發等問題’下游 ，眾則擔心水庫水壩損毁，將可能帶來的生命財產威脅。 水庫建造在河川中游或上游，集水區範圍較小，如果 雨不在水庫的集水區，則不管雨勢多大都沒有用。⑷阻斷 原月·川的尼^，造成水庫本身淤積失效，並阻斷河川生態。 ^第y種是在河川旁建造抽水站與自來水廠，此一方式雖然 車乂少抗子’有效集水區也較大，但是其主要的缺點則為：只能 抽取固定的水量，卻幾乎沒有大量儲存的功能。 雖然各地淡水供應狀況受到雨量、河流、地形等許多因素 影響而有所不同，但是共同的問題在於：無法趕在雨水流入海 洋之前，有效加以儲存。 本案將針對傳統潮汐發電法落差太小的缺點，以及如何趕 在雨水流入海洋之前，有效加以儲存的淡水供應問題，提出解 決的方案。 【發明内容】 鲁 概述： 本申請案提出一種引用河水的潮汐發電法，可以有效解決 傳統潮汐發電法落差太小，以及淡水供應的問題。 即使在全世界潮差最大的地區，所能達到的潮差最多也只 有十幾公尺，因而使發電量嚴重受限。而在台灣地區，平均潮 差只有三至四公尺，即使在金門、馬祖等離島，最大潮差也能 達到約五至六公尺’造成台灣地區不適合發展潮沙發電的印 1295338 象^右私用本申請案所提出之引用河水的潮汐發電法，將可以 使落差達到婁欠十公尺、甚至數百公尺，使發電量大幅增加。

此外/火水供應的問題在於··無法趕在雨水流入海洋之 ^有效加以儲存。以台灣為例，台灣缺水的問題不在於降雨 里不足，而疋，可流短且坡度陡，造成雨水迅速流入海洋。依據 -統計’台灣的降雨約有_直接經由河流迅速流人海洋，約 有25%被土壤吸收最後成為地下水，只:t 15%被人類使用， 口為使用降雨里的i 5% ’所以才有缺水的問題。若採用本 申睛案所提出之引用河水的㈣發電法，將可以在雨水流入海I 洋之前，有效加以儲存，因為河水約佔降雨量的6〇% ，將可 以有效解決淡水供應的問題。 本申請案所提出之引用河水的潮沙發電法，係將 池=合，建造在海邊’以引水管路將部分河水導入潮池中1 於而時，將潮池中的淡水抽送到自來欢 :::⑷潮池建造在海邊，因為沒有遷村、限制 題：斤以幾乎不會遭到民眾的抗爭。⑴在河川中、 下游引水’可以使有效的集水區擴大，則幾乎 能被收集。（C)潮池容積可以非常 刀、雨都 ⑷潮池中多餘的淡水可直接；4中具有與大=、、存的功能。 流入海中的情況相似，而对川$ I ^ /可川的淡水 路進行，不因建造於海邊的潮池而遭 、可川的水 庫（阻斷原河川的泥沙，造成水庫本身游積失效=的陸上水 生態）比較，對河川及海洋生態的影響較小。並阻斷珂川 7 1295338 詳細說明： 本申請案所提出之引用河水的潮汐發電法其剖面示意圖 如圖-所示，河流（89)發源於高山，愈往海邊其高度逐:降 低，最後由原出海口（93)注入海洋。若於河流（89)上游游建造 水庫（99)，則集水區範圍小，且阻斷河川生態，對下游民眾的 安全也可能構成威脅。 a 在河流（89)具有相當海拔處設置引水口控制閥門及相關 引水設施（90),將部份河水經由引水管路（91)，以及注水口控 制閥門（92)引到潮池（97)中。 "φ 需設計使注水口控制閥門（92)的高度低於引水口控制閥 門及相關引水設施（90)’以提供河水流經引水管路（91)所需之 磨擦造成的水頭損失。 潮池（97)建於海邊，由堤壩（81)圍築而成，若選擇具有懸 崖峭壁地形的海邊，配合開挖方式建築潮池（97)，將可節省成 本，並提供建築砂石。 因為台灣河流短且坡度陡，所以引水管路（91)不需要太長 就可以使引水口控制闕門及相關引水設施（9 〇)與平均海平面 (98)之間的落差達到數十公尺、甚至數百公尺，則經過蓄水 後，將可使潮池内的水位（88)比平均海平面（98)高數十公尺、 甚至數百公尺，使水由潮池（97)經由潮池内外水域之間的控制 閥門（82)流入大海，推動水輪發電機組（83)發電，因為落差遠 高於傳統潮汐發電的落差，將可使發電量大幅增加。 若選擇於低潮時段發電，則因為低潮線（86)低於平均海平 面（98)，將可使有效落差更大，使發電量再增加。 8 1295338 如果引水口控制閥門及相關引水設施（90)與注水口控制 閥門（92)之間的落差很大，還可以在注水口控制閥門（92)加裝 水輪發電機組（83)，增加發電量 如果一直保持使潮池内的水位（8 8 )高於海平面，則可以使 潮池（97)内的水保持為淡水，使潮池兼具有停存淡水的功能。 於潮池（97)適當位置設置抽水機組（84)與抽水口控制闕 門（94)，可將潮池（97)内儲存的淡水經抽水管路（95)送到自來 水廠（96)，供應民生、工業與農業等用水。 若引到潮池（97)的水為河流（89)流量的10% ，則對河流鲁 (89)的生恶影響微乎其微，但是，因為河水約佔降雨量的⑽ % ，故引到潮池（97)的水約佔降雨量的，因為台灣的降雨 原本約只有15%被人類使用，所以，採用上述方式，將使台 灣的淡水供應量增加40% (由降雨量的15%提高到15% +6% = 21% )，可以有效解決淡水供應的問題。 圖二為本申請案所提出之引用河水的潮汐發電法的鳥瞰 示意圖。因為通常河流（89)原出海口（93)地勢低，土質軟，若 能沿著海岸線（100)選擇其他具有懸崖峭壁地形的海邊，配合鲁 開挖方式建築潮池（97)，將可節省成本，並提供建築砂石。 【實施方式】 實施例一：低潮發電模式 步驟一：將潮池内外水域之間的控制閥門（8 2)關閉，再將 引水口控㈣Η及相關引水設施⑽）與注水口控制門（⑻ 開啟，將河水引到潮池（97)中儲存。 1295338 步驟一 ·低潮時，將潮池内外水域之間的控制閥門（82) 開啟’使水由潮池（97)經由潮池内外水域之間的控制閥門（82) 流入大海，推動水輪發電機組（83)發電。 步驟三：控制進水量與出水量，使發電持續。 步驟四·不再發電時，回到步驟一，繼續蓄水。 此模式只在低潮時發電可得最大落差，使發電量增加，但 右在低潮時段因發電將潮池（97)内的水用完或用掉大部分，則 蓄水時間短，對淡水供應較不利，比較適合潮差較大、較不缺 水的地區。 實施例二：川流發電模式 步驟一 ·將潮池内外水域之間的控制閥門（82)關閉，再將 引水口控制閥門及相關引水設施（9〇)與注水口控制閥門 開啟’將河水引到潮池（9 7 )中儲存。 步驟二：當潮池内的水位（88)達到設計的水位，將潮池内 外水域之間的控制閥門⑽開啟，使水由潮池⑽經由潮池内 外水域之間的控制閥門⑽流入大海，推動水輪發電機組修 發電。 步驟三：控制進水量與出水量，使發電持續。 步驟四：不再發電時，回到步驟一，繼續蓄水。 此模式如果保持使進水量等於出水量，則可以一直保持在 較大落差’使發電量增加’但用於發電的水量較少，不過發電 與蓄水的時間長’可以二十四小時都在發電與蓄水，對淡水供 應較有利，比較適合潮差較小或嚴重缺水的地區。 、 1295338 實施例三：尖峰發電模式 步驟一.將潮池内外水域之間的控制閥門（82)關閉，再將 引水口控制閥門及相關引水設施（9〇)與注水口控制閥門（92) 開啟，將河水引到潮池（97)中儲存。 步驟二：當到達用電尖峰時段時，將潮池内外水域之間的 才工制閥門（82)開啟’使水由潮池（97)經由潮池内外水域之間的 匕制閥門(一82)·人大海’推動水輪發電機組⑻）發電。 步驟三：控制進水量與出水量，使發電持續。 # v =四·不再發電時，回到步驟—，繼續蓄水。 增加在用電尖峰時段發電’因為尖峰電價較高，故可 或用掉大在用電尖峰時段111發電將潮池（97)内的水用完 4用焊大部分，則蓄皮 尖峰雷六τ α 夺間知·’對淡水供應較不利，比較適合 电力不足、較不缺水的地區。 I295338 【圖式簡單說明】 第一圖：引用河水的潮汐發電法之剖面示意圖 弟二圖：引用河水的潮汐發電法之鳥瞰示意圖 【主要元件符號說明】 〔本發明〕 (81)堤壩 (83)水輪發電機組 (82)潮池内外水域之間的控制閥門 (84)抽水機組

(85) 滿潮線（實線表示當時為滿潮時段，虛線表示 當時為低潮時段） (86) 低潮線（實線表示當時為低潮時段，虛線表示 當時為滿潮時段） (87) 水底的地面（88)潮池内的水位 (89)河流 (90) 引水口控制閥門及相關引水設施 (91) 引水s路 （92)注水口控制閥門 (93)原出海口 （94)抽水口控制閥門

(95)#^路 （96)自來水廠 (97)潮池 (99)水庫 (98)平均海平面 (100)海岸線 12

Claims (1)

1295338 十、申請專利範圍： 1 ·種引用/可水的潮沙發電法，係以堤塌在海邊圍築潮 池’並設有潮池内外水域之間的控制閥門，水輪發電機組等， 可使水由潮池經潮池内外水域之間的控制閥門流入大海， 水輪發電機組發電；其特徵在於：在河流較高海拔處設置引水 口控制閥門及引水設施，並在潮池設置注水口控制閥門，可將-河水經由引水管路引到潮池内儲存，以供發電所需之用水。- 2. 如申請專利範圍第i項之引用河水的潮沙發電法， 施步驟為： 響 步驟-：將潮池内外水域之間的控制閥門關閉，再將引水 口控制閥Η及引水設施與注水σ控制閥門開啟，將河水 池中儲存； 步驟二：在要發電時，將潮池内外水域之間的控制闕門開 啟，使水由潮池經由潮池内外水域之間的控制闕門流入大海， 推動水輪發電機組發電； 步驟三：操作步驟-與步驟二的間門開啟幅度以便控制進# 水量與出水量，使發電持續； 步驟四：不再發電時，回到步驟―，繼續蓄水。 3. 如申請專利範圍第1項之引用河水的潮沙發電法，其中 在潮池另設有抽水機組與抽水口控制閥門，可將潮池内储存的 淡水經抽水管路送到自來水廠。 13 Ϊ295338·. 4·如申請專利範圍第2項之引用河水的潮汐發電法，其中 在潮池设有抽水機組與抽水口控制閥門，可將潮池内儲存的淡 水經抽水管路送到自來水廠。 队 咬5· t申睛專利範圍第1項，或申請專利範圍第2項，或申 ::利範圍第3項’或申请專利範圍第*項之引用河水的潮汐 :其中在注水口控制閥門另加袈水輪發電機組’以增加

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