TWM467069U - 用以儲存大氣靜態電能之能量儲存系統 - Google Patents
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Description
本新型是有關於一種能量儲存系統，且特別是有關於一種大氣靜態電能之儲存系統。
多年以來，人類一直設法找尋一種高效率、不昂貴，且更不會污染環境而可達到友善環境目的之能量來源，並應用於日常之生活中。
在地球上，影大量之電能存於大氣中以及閃電現象中。一次閃電可釋放約1010級數之焦耳能量，一種收集閃電所釋放出能量之技術已被提出。其中此能量約有1012瓦特。然而，閃電所釋放出之能量僅占大氣靜態電能(static Electrical Energy)中之一小部分，有大量持續之靜態電能日以繼夜的於地球表面流動，因此如何收集以及儲存該些靜態電能即成為工程師追求之目標。
本新型之一態樣在提供一種能量儲存系統和方法，用以收集以及儲存大氣中之靜態電能。在一實施例中，此收
集以及儲存大氣中靜態電能之能量儲存系統包含：一主控制台、一具一機身且漂浮於空中之能量儲存元件、一收集單元以及一儲存模組。主控制台可與量儲存元件進行無線通訊，以控制能量儲存元件於空中之移動。收集單元建置於機身之外表面，用以收集存於大氣中之靜態電能。儲存模組建置於機身中，儲存模組包括至少一磁電容元件。磁電容元件更具有一第一磁性區、一第二磁性區以及配置於第一磁性區及第二磁性區之間的一介電區。介電區具有儲存電能的作用，且具有至少10埃之厚度，以避免電能之洩漏。其中收集單元所收集之靜態電能會被傳送至磁電容元件以進行儲存。
在一實施例中，介電區之厚度為至少1O埃，至少100埃或100埃。
在一實施例中，此機身之兩端其中之一具有一尖端。
在一實施例中，能量儲存元件之漂浮海拔高度約為1000公尺至8000公尺。
在一實施例中，一導線耦接此收集單元以將此收集單元所收集之靜電傳送至磁電容元件。
在一實施例中，一切換元件設置於此導線以及此磁電容元件間。
在一實施例中，一控制元件被建置於機身中，以控制能量儲存元件於空中之移動。此控制元件具有一無線通訊系統可與主控制台無線通訊，此控制元件更包括一檢測元件，用以檢測磁電容元件之充電狀態，當此磁電容元件之充電狀態為充滿狀
態時，主控制台控制此控制元件發出一控制信號給切換元件，以將導線與磁電容元件間之連接切斷。
在一實施例中，一抬起元件被建置於機身中，其中此抬起元件包括一或多個氣球，此些氣球被填充比空氣輕之氣體來產生一抬起力，使得能量儲存元件可漂浮於空氣中。
在一實施例中，收集單元更包括複數個收集棒建置於機身之外表面，且向大氣之方向凸出。
在一實施例中，儲存模組更包括複數個形成於一基板上之磁電容，該些磁電容以並聯之方式連接在一起。此基板更包括一第一連接器以及一第二連接器，此靜態電能經由第一連接器對此些磁電容元件進行充電，以及此些磁電容元件經由第二連接器將儲存之靜態電能供應給一外部元件。
100‧‧‧靜態電能儲存系統
101‧‧‧能量儲存元件
102‧‧‧主控制台
200‧‧‧磁電容元件
210‧‧‧第一磁性區
220‧‧‧第二磁性區
230‧‧‧介電區
240‧‧‧基板
250、253‧‧‧連接器
260‧‧‧能量轉換裝置
1011‧‧‧收集棒
1012‧‧‧儲存模組
1013‧‧‧控制元件
1014‧‧‧抬起元件
1015‧‧‧導線
1016‧‧‧機身
1017和1018‧‧‧側邊
10131‧‧‧通訊系統
10132‧‧‧檢測元件
10151‧‧‧切換元件
第1圖係繪示根據本新型一較佳實施例之收集以及儲存靜態電能之一系統概略圖示。
第2圖係繪示根據本新型一較佳實施例之具一機身且可漂浮於空中之能量儲存元件概略圖示。
第3圖係繪示根據本新型一較佳實施例用以儲存靜態電能之磁電容元件概略圖示。
第4圖係繪示根據本新型一較佳實施例建置於一基板上，並用以儲存靜態電能之複數個磁電容元件概略圖示。
有關本新型之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。在本新型被詳細描述以前，要注意的是，在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。
第1圖係繪示根據本新型一較佳實施例之收集以及儲存靜態電能之一系統概略圖示。靜態電能儲存系統100，包含：一或多個具一機身且可漂浮於空中之能量儲存元件(airborne energy harvester,AEH)101以及一主控制台(control station)102。在一實施例中，此主控制台102為一行駛工具，例如汽車，在其他之實施例中，此主控制台102可為一船、一火車、一牽引卡車或是一飛機。而能量儲存元件101可為一可遠端遙控之漂浮裝置，其中具有一輕量由磁電容元件組成之能量儲存模組。其中，主控制台102可遠端控制此能量儲存元件101之移動，例如，包括但不限制控制此能量儲存元件101左右轉動，傾斜或滾動。能量儲存元件101將盤旋於發生閃電機率高之高空區域中。
第2圖係繪示根據本新型一較佳實施例之具一機身且可漂浮於空中之能量儲存元件概略圖示。能量儲存元件101包括：一或多個收集單元，在一實施例中，收集單元為收集棒(rod)1011、一儲存模組(storage module)1012、一控制元件(controller)1013以及一抬起元件(lift element)1014。在一實施例中，此能量儲存元件101可以是一飛船(airship)，包括一軟式小型飛船(blimp)、半硬式飛船(semi-rigid airship)或是一硬式飛船(rigid airship)。其中此能量儲存元件101可具有一航空安定裝置(aerodynamic stabiliwer)設置於機尾。能量儲存元件101更有一機
身1016。此機身1016之兩側邊1017和1018其中之一或兩者具有一尖端形狀，於本實施例中，此機身之兩側邊1017和1018均形成尖端形狀。此尖端形狀將會造成大氣之靜電放電現象，並藉此放電將靜態電能(static Electrical Energy)儲存於儲存模組1012中。
收集棒1011建置於能量儲存元件101之機身1016外表面，且朝向大氣之方向凸出。儲存模組1012、控制元件1013以及抬起元件1014建置於能量儲存元件101之機身1016中。收集棒1011用以收集存於大氣中之靜態電能。導線1015耦接收集棒1011，用以將此收集棒1011所收集之靜電傳送至儲存模組1012。在一實施例中，儲存模組1012更包括一能量轉換裝置，用以將收集棒1011所收集之靜電進行轉換成為適合對儲存模組1012進行充電之電壓。例如，將收集棒1011所收集之靜電進行降壓來對儲存模組1012進行充電。
控制元件1013具有一監測以及控制系統，以讓一使用者可遠端監測以及控制能量儲存元件101。例如，一使用者可遠端控制控制元件1013，來遙控能量儲存元件101左右轉動，或是調整能量儲存元件101將盤旋之高度，或是中斷能量儲存模組1012之充電程序。在一實施例中，能量儲存元件101將盤旋之高度，約為1000公尺至8000公尺，以最佳化靜態電能之收集。控制元件1013更具有一通訊系統10131，用以與主控制台102無線通訊。控制元件1013更具有一檢測元件10132用以檢測儲存模組1012之充電狀況。
在一實施例中，一資訊流可於能量儲存元件101之控制元件1013以及主控制台102間進行傳送，其中此資訊流包
括，但不限制於，儲存模組1012之充電狀況以及能量儲存元件101之盤旋高度。在一實施例中，一切換元件10151設置於導線1015以及儲存模組1012之間，當儲存模組1012之充電狀態為充滿狀態時，主控制台1012控制此控制元件1013發出一控制信號給切換元件10151，以將導線1015與儲存模組1012間之連接切斷。依此，收集棒1011所收集之靜態電能即無法再透過導線1015對儲存模組1012進行充電。
抬起元件1014具有比空氣輕之特性，因此可產生一抬起力，使得能量儲存元件101可盤旋於大氣中。在一實施例中，抬起元件1014包括一或多個氣球，此些氣球被填充比空氣輕之氣體來產生一抬起力，使得能量儲存元件101可漂浮於空氣中，其中填充之氣體例如為氦氣、氫氣或熱空氣，或其他比空氣還輕之氣體。
在一實施例中，儲存模組1012是被封裝在一盒體中，且此盒體具有一與周圍環境隔絕之外殼，藉以確保儲存模組1012不受外界環境污染。其中儲存模組1012包括一或多個磁電容元件200，磁電容元件200為一種使用巨磁阻效應(Giant Magnetic Capacitance effect,GMC)之能量儲存元件，在相同尺寸下，磁電容元件200所形成之電容值可為標準電容元件之106
-1017
倍。
第3圖係繪示根據本新型一較佳實施例之用以儲存靜態電能之磁電容元件概略圖示。此磁電容元件200具有一第一磁性區210、一第二磁性區220以及配置於第一磁性區210及第二磁性區220之間的一介電區230。介電區230為一層薄膜，並
且其係由介電材料所構成，介電材料如鈦酸鋇(BaTiO3)或二氧化鈦(TiO2)。介電區230具有儲存電能的作用，而第一磁性區210與第二磁性區220具有磁偶極，藉由安排第一磁性區210與第二磁性區220具有不同方向之磁偶極時，可防止或降低電荷從介電區230脫離出來，因此具有防止或降低電能洩漏的作用。其中，介電區230具有至少10埃(Angstrom)、至少100埃或100埃之厚度，以避免或降低電能之洩漏。
在另一實施例中，多個磁電容元件200可共同設置於一基板240上來形成本新型之儲存模組1012，如第4圖所示。此些磁電容元件200以並聯之方式連接，並耦接至連接器250和連接器253，其中連接器250形成於基板240上用以耦接導線1015，收集棒1011用以收集存於大氣中之靜態電能。導線1015耦接收集棒1011，用以將此收集棒1011所收集之靜電經由導線1015傳送至儲存模組1012。連接器253亦形成於基板240上，此些磁電容元件200經由連接器253可將儲存之靜態電能供應給一外部元件。此外，儲存模組1012更包括一能量轉換裝置260，用以將收集棒1011所收集之靜電進行轉換成為適合對磁電容元件200進行充電之電壓。例如，將收集棒1011所收集之靜電進行降壓來對磁電容元件200進行充電。
在操作時，當一天氣預測適合收集大氣中之靜態電能，主控制台102以及一或多個能量儲存元件101以及會被移至一特定區域，然後一或多個能量儲存元件101被施放至空中，並於一定之高度盤旋，並藉由設置於能量儲存元件101機身1016外側之收集棒1011收集大氣中之靜電，來對設置於能量儲存元
件101機身1016內之儲存模組1012進行充電。
雖然本新型已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本新型，任何熟習此技藝者，在不脫離本新型之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本新型之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧靜態電能儲存系統
101‧‧‧能量儲存元件
102‧‧‧主控制台
Claims (15)
- 一種能量儲存系統，用以收集以及儲存大氣中之靜態電能，至少包含：一主控制台；一具一機身之能量儲存元件，其中該能量儲存元件可漂浮於空中，該主控制台可與該能量儲存元件進行無線通訊，以控制該能量儲存元件於空中之移動；一收集單元，其中該收集單元建置於該機身之外表面，用以收集存於大氣中之靜態電能；以及一儲存模組，其中該儲存模組建置於該機身中，該儲存模組包括至少一磁電容元件，其中每一該至少一磁電容元件包括：一第一磁性區；一第二磁性區；以及一介電區，配置於該第一磁性區以及該第二磁性區之間，其中該介電區具有儲存電能的作用，且具有至少10埃(Angstrom)之厚度；其中該收集單元所收集之該靜態電能會被傳送至該至少一磁電容元件以進行儲存。
- 如申請專利範圍第1項所述之能量儲存系統，其中該介電區之厚度為至少100埃。
- 如申請專利範圍第1項所述之能量儲存系統，其中該機身之至少一側邊具有一尖端。
- 如申請專利範圍第1項所述之能量儲存系統，其中該能量儲存元件之漂浮海拔高度範圍約為1000公尺至8000公尺。
- 如申請專利範圍第1項所述之能量儲存系統，其中一導線耦接該收集單元以將該收集單元所收集之該靜態電能傳送至該至少一磁電容元件。
- 如申請專利範圍第5項所述之能量儲存系統，更包括一切換元件設置於該導線以及該至少一磁電容元件間。
- 如申請專利範圍第6項所述之能量儲存系統，更包括一控制元件被建置於該機身中，以控制該能量儲存元件於空中之移動。
- 如申請專利範圍第7項所述之能量儲存系統，其中該控制元件更包括一無線通訊系統可與該主控制台無線通訊。
- 如申請專利範圍第7項所述之能量儲存系統，其中該控制元件更包括一檢測元件，用以檢測該至少一磁電容元件之充電狀態。
- 如申請專利範圍第9項所述之能量儲存系統，其中當該至少一磁電容元件之充電狀態為充滿狀態時，該主控制台控制該控制元件發出一控制信號給該切換元件，以將該導線與該磁電容元 件間之連接切斷。
- 如申請專利範圍第1項所述之能量儲存系統，更包括一抬起元件，建置於該機身中，其中該抬起元件包括一或多個氣球，該些氣球被填充比空氣輕之氣體來產生一抬起力，使得該能量儲存元件可漂浮於空氣中。
- 如申請專利範圍第1項所述之能量儲存系統，其中該收集單元更包括複數個收集棒建置於該機身之外表面，且朝向大氣之方向凸出。
- 如申請專利範圍第1項所述之能量儲存系統，其中該儲存模組更包括複數個形成於一基板上之磁電容，該些磁電容以並聯之方式連接在一起。
- 如申請專利範圍第13項所述之能量儲存系統，其中該基板更包括一第一連接器以及一第二連接器，該靜態電能經由該第一連接器對該些磁電容元件進行充電，以及該些磁電容元件經由該第二連接器將儲存之靜態電能供應給一外部元件。
- 如申請專利範圍第13項所述之能量儲存系統，其中該介電區之厚度為100埃。
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