TWM632921U - 海浪發電裝置 - Google Patents

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Abstract

一種海浪發電裝置，包括一海浪動能收集器、一能量儲存設備及一發電機組。海浪動能收集器設置於一離岸的固定基座上，接受海浪衝擊進行往復搖擺的槓桿運動，能量儲存設備的一端連接海浪動能收集器，另一端連接發電機組，海浪動能收集器經由能量儲存設備驅動發電機組持續性運轉發電。且海浪動能收集器具有一力臂加長的倍速端部，而能以倍速及提昇動能方式，傳遞海浪能量供該發電機組運轉發電者。

Description

海浪發電裝置
本創作係關於一種海浪發電裝置，特別是關於一種使用海浪動能收集器之海浪發電裝置。
電力係現代化生活中不可或缺之主要能源之一，目前臺灣的電力系統主要是由核能發電、火力發電及河川水力發電，進行發電。其中，核能發電不但具有核廢料處理不易之問題，而且亦有核災發生的風險。火力發電則有二氧化碳排放數量劇增，產生嚴重溫室效應等空氣污染的環保問題。臺灣的河川水力發電，又因臺灣河川短且急浞，無法提供大量發電，佔全國發電量的比例太低。
因此節能減碳及安全性佳之綠能開發，已成為當今及未來之主要發展方向。雖然目前已有風力發電、海浪發電及太陽能發電等綠能取得方式。然而其中風力發電存在著高聳鐵塔的建造成本高昂、佔地面積大，葉片轉動易產生噪音污染及風力發電之風向風力不穩定之問題。太陽能發電則存在著太陽能板的製作，不但需消耗大量能源，而且也會造成環境污染，而且佔地面積大，容易受到氣候的影響，且只能在白天的日照時間內發揮作用等問題。太陽能發電由於需藉由一定光度之日照(每天有效日照約2-4小時)，不但成本高且需於適當之區域裝設，故而較難以推廣。
逐步降低核能發電、火力發電等非再生能源的發電比例是必然的趨勢。提高具永續發展性的可再生能源發電，成為能源科技的不可避免的發展趨勢。其中，海洋佔地球表面積70%，利用海洋的洋流、波浪等能量流動特性的海浪發電系統，具有設置地點面積限制低、無汙染性副產物等優點。
海洋因佔有地表三分之二的面積，且根據研究，其所蘊藏的海洋溫差、海浪、海流、潮汐等海洋資源，遠超過人類所需的能量總和兩倍以上，尤其是海浪的能量，不僅取之不盡用之不竭，且能量供應穩定、開發難度低，因此廣受各國青睞，而被列為積極開發之對象。
現行已商業化的海浪發電設備，諸如澳洲的Carnegie海浪發電技術，英國的Searaser海浪發電技術等，其發電設施皆構造複雜，使得製造的成本及發電的生產成本較為高昂，故如何研發一種妥善的構造、節省發電的生產成本，同時又能有效擷取海浪能量之海浪發電裝置，實有其必要。
本創作之目的即在於提供一種海浪發電裝置，其為具永續發展性的可再生能源，可產生綠色能源，減少二氧化碳排放，且能節省發電成本者。
本創作之次一目的係在於提供一種海浪發電裝置，其使用海浪動能收集器，其接受海浪撞擊而作一槓桿運動，在浪擊端部另一端則為延長數倍力臂長度的倍速端部，藉以加速該倍速端部的衝擊速度及所產生的衝擊動能，而能提高海浪動能收集器的收集效率，相對提昇發電機組的 發電效率者。
本創作之另一目的係在於提供一種海浪發電裝置，其能收集及儲存海浪的間歇性脈衝衝擊作用力，將其轉化為連續性動能，並予串連集中，再將動能經由發電機組穩定且順暢地轉換為電能者。
本創作之又一目的係在於提供一種海浪發電裝置，其可收集海浪衝擊作用力之低密度能量，並將之轉換成連續式能量，並儲存於一能量儲存設備中，再以該連續式能量進行發電，產生高密度之電力能量，而可獲得永久性的海浪能源。
本創作之再一目的係在於提供一種海浪發電裝置，可充分利用海浪往復運動之動能，並將此動能轉換成發電機組可利用之動能，以達到良好之發電效果。
可達成上述新型目的之海浪發電裝置，包括有：一設於離岸位置上的固定基座，該固定基座設有位於海平面下方的一海浪入口，引導海浪進入設於該固定基座內部的浪擊通道作功後，海浪最後由設於該固定基座另一端的海浪出口排出外界；至少一個海浪動能收集器，該海浪動能收集器包括有一支撐軸桿、一收集器板件以及一復位彈簧；該支撐軸桿被固設於該固定基座上，用以支持該收集器板件；該收集器板件一端為向下垂直延伸進入該浪擊通道內的浪擊端部，另一端為順著海浪衝擊前方水平延伸的一倍速端部，該倍速端部與該浪擊端部呈直角排列，且該倍速端部距離該支撐軸桿的力臂長度大於該浪擊端部距離該支撐軸桿的力臂長度，該浪擊端部平時位於等待海浪衝擊的垂直位置上，當收集器板件被海浪衝 擊時，該收集器板件能繞著該支撐軸桿作一槓桿運動，該浪擊端部向前轉動至一水平位置，該倍速端部則向後轉動至一垂直位置，且力臂長度較大的倍速端部之運動速度大於力臂長度較小的浪擊端部之運動速度，使該倍速端部儲備更多的衝擊動能；該復位彈簧二端分別連接於該固定基座與該收集器板件之間，當海浪完成當次衝擊後，該復位彈簧釋出其彈性應變能，將該浪擊端部拉回復位至平時的垂直位置上，等待再次接受海浪衝擊；以及一發電機組，該發電機組接收該倍速端部所傳遞的能量，藉以運轉發電者。
如上所述之海浪發電裝置，其中該倍速端部距離該支撐軸桿的力臂長度係2-10倍於該浪擊端部距離該支撐軸桿的力臂長度者。
如上所述之海浪發電裝置，其中該浪擊端部上設有一引導集中海浪衝擊方向的導流片者。
如上所述之海浪發電裝置，更包括有至少一個能量儲存設備，該能量儲存設備與該海浪動能收集器相互連接，當該收集器板件被海浪衝擊時，該能量儲存設備接受該倍速端部的衝擊，並同步接收該倍速端部所傳遞的動能，並將之轉換成連續式能量者。
如上所述之海浪發電裝置，其中該發電機組與該能量儲存設備相互連接，並接收該能量儲存設備所傳送的連續式能量，藉以連續運轉發電者。
如上所述之海浪發電裝置，其中該倍速端部更設有一用以衝擊該能量儲存設備的衝擊凸部。
10:固定基座
11:海浪入口
12:浪擊通道
13:海浪出口
20:海浪動能收集器
21:支撐軸桿
22:收集器板件
23:復位彈簧
24:浪擊端部
25:倍速端部
26:導流片
27:衝擊凸部
30:能量儲存設備
40:發電機組
圖1為本創作海浪發電裝置位於等待衝擊位置之平面示意圖；
圖2近似於圖1，而為該海浪發電裝置位於被衝擊位置之平面示意圖；以及
圖3為該海浪發電裝置之方塊示意圖。
在本新型的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“垂直”、“水平”、“內”、“外”等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本新型的限制。術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對於本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本新型中的具體含義。
請同時參閱圖1至圖3，本創作所提供之海浪發電裝置，主要包括有：一固定基座10、至少一個海浪動能收集器20、至少一個能量儲存設備30以及一發電機組40。
該固定基座10係設於一離岸位置上，該固定基座10設有位於 海平面下方的一海浪入口11，引導海浪進入設於該固定基座10內部的浪擊通道12作功後，海浪最後由設於該固定基座10另一端的海浪出口13排出外界。該海浪入口11係開設於正對海浪潮汐的方向。
固定基座10可依據已知型式，包含一插錨桿以及至少一海錨組件。插錨桿斜插固定於海床上。海錨組件包含至少一纜繩以及至少一海錨。纜繩之一端連接於插錨桿，另一端連接海錨。海錨則是固定於海床上。此外，透過纜繩的張力、插錨桿插入海床中的作用力，可使得固定基座10發揮良好的固定效果。
該海浪動能收集器20包括有：一支撐軸桿21、一收集器板件22以及一復位彈簧23。該支撐軸桿21被固設於該固定基座10上，用以支持該收集器板件22。該收集器板件22一端為向下垂直延伸進入該浪擊通道12內的浪擊端部24，另一端為順著海浪衝擊前方水平延伸的一倍速端部25，該倍速端部25與該浪擊端部24呈直角排列，且該倍速端部25距離該支撐軸桿21的力臂長度大於該浪擊端部24距離該支撐軸桿21的力臂長度。
該浪擊端部24平時位於等待海浪衝擊的垂直位置上(如圖1所示)，當收集器板件22被海浪衝擊時，該收集器板件22能繞著該支撐軸桿21作一槓桿運動，該浪擊端部24向前轉動至一水平位置，該倍速端部25則向後轉動至一垂直位置(如圖2所示)，且力臂長度較大的倍速端部25之運動速度大於力臂長度較小的浪擊端部24之運動速度，使該倍速端部25儲備更多的衝擊動能。
該復位彈簧23二端分別連接於該固定基座10與該收集器板件 22之間，當海浪完成當次衝擊後，該復位彈簧23釋出其在海浪衝擊階段所積存的彈性應變能，將該浪擊端部24拉回復位至平時的垂直位置上，等待再次接受海浪衝擊。
在本創作一優選實施例中，該倍速端部25距離該支撐軸桿21的力臂長度係2-10倍於該浪擊端部24距離該支撐軸桿21的力臂長度者。
在本創作一優選實施例中，該浪擊端部24上設有一引導集中海浪衝擊方向的導流片26者。
在本創作一優選實施例中，該海浪發電裝置更包括有至少一個能量儲存設備30，該能量儲存設備30與該海浪動能收集器20相互連接，當該收集器板件22被海浪衝擊時，該能量儲存設備30接受該倍速端部25的衝擊，並同步接收該倍速端部25所傳遞的動能，並將之轉換成連續式能量者。
有很多已知型式的能量儲存設備，可被應用於本創作中，例如：該能量儲存設備30為一風鼓機構及一儲氣筒所組成，藉由倍速端部25的衝擊作用力推動該風鼓機構，使風鼓機構所抽壓的高壓氣體，引入該儲氣筒中備用。並藉由儲氣筒中所累積之高壓氣體，推動一氣動馬達轉動發電機，進行連續性發電作業。
另一型式的能量儲存設備，可為一唧筒裝置，利用往復槓桿運動的倍速端部25，帶動唧筒內之一柱塞往復移動，藉以將低位蓄水池內之儲水吸入唧筒內，並將之泵送至高位蓄水池內儲存備用；排放高位蓄水池內儲水時，產生連續衝擊力，可推動一水力發電機進行發電。
在本創作一優選實施例中，該發電機組40與該能量儲存設備30相互連接，並接收該能量儲存設備30所傳送的連續式能量，藉以連續運轉發電者。
在本創作一優選實施例中，該倍速端部25更設有一用以衝擊該能量儲存設備30的衝擊凸部27。
一般而言，該能量儲存設備30包含一輸入動件、一傳導構件、以及一輸出動件。其中，輸入動件連接海浪動能收集器20，傳導構件配置以將輸入動件所產生之往復作用力轉換成輸出動件之動力。發電機組40配置以將輸出動件之動力轉換成電力。例如：該輸入動件為活塞桿，傳導構件為液壓缸，輸出動件為液壓馬達，其中活塞桿被倍速端部25推動，液壓馬達則連接並帶動發電機組40運轉發電。
請參閱圖3，本新型提供的海浪發電裝置，包括一海浪動能收集器20、一能量儲存設備30及一發電機組40。該海浪動能收集器20設置於一離岸的固定基座10上，接受海浪衝擊進行往復搖擺的槓桿運動，該能量儲存設備30的一端連接該海浪動能收集器20，另一端連接該發電機組40，該海浪動能收集器20經由該能量儲存設備30驅動該發電機組40持續性運轉發電者。
本創作所提供之海浪發電裝置，與習用技術相互比較時，更具有下列之優點：
(1)提供一種海浪發電裝置，其為具永續發展性的可再生能源，可產生綠色能源，減少二氧化碳排放，且能節省發電成本者。
(2)使用海浪動能收集器，其接受海浪撞擊而作一槓桿運動，在浪擊端部另一端則為延長數倍力臂長度的倍速端部，藉以加速該倍速端部的衝擊速度及所產生的衝擊動能，而能提高海浪動能收集器的收集效率，相對提昇發電機組的發電效率者。
(3)能收集及儲存海浪的間歇性脈衝衝擊作用力，將其轉化為連續性動能，並予串連集中，再將動能經由發電機組穩定且順暢地轉換為電能者。
(4)可收集海浪衝擊作用力之低密度能量，並將之轉換成連續式能量，並儲存於一能量儲存設備中，再以該連續式能量進行發電，產生高密度之電力能量，而可獲得永久性的海浪能源。
(5)可充分利用海浪往復運動之動能，並將此動能轉換成發電機組可利用之動能，以達到良好之發電效果。
上列詳細說明係針對本創作之一可行實施例之具體說明，惟該實施例並非用以限制本創作之專利範圍，凡未脫離本創作技藝精神所為之等效實施或變更，均應包含於本案之專利範圍中。
10:固定基座
11:海浪入口
12:浪擊通道
13:海浪出口
20:海浪動能收集器
21:支撐軸桿
22:收集器板件
23:復位彈簧
24:浪擊端部
25:倍速端部
26:導流片
27:衝擊凸部
30:能量儲存設備

Claims (6)

  1. 一種海浪發電裝置，包括：
    一設於離岸位置上的固定基座，該固定基座設有位於海平面下方的一海浪入口，引導海浪進入設於該固定基座內部的浪擊通道作功後，海浪最後由設於該固定基座另一端的海浪出口排出外界；
    至少一個海浪動能收集器，該海浪動能收集器包括有一支撐軸桿、一收集器板件以及一復位彈簧；該支撐軸桿被固設於該固定基座上，用以支持該收集器板件；該收集器板件一端為向下垂直延伸進入該浪擊通道內的浪擊端部，另一端為順著海浪衝擊前方水平延伸的一倍速端部，該倍速端部與該浪擊端部呈直角排列，且該倍速端部距離該支撐軸桿的力臂長度大於該浪擊端部距離該支撐軸桿的力臂長度，該浪擊端部平時位於等待海浪衝擊的垂直位置上，當收集器板件被海浪衝擊時，該收集器板件能繞著該支撐軸桿作一槓桿運動，該浪擊端部向前轉動至一水平位置，該倍速端部則向後轉動至一垂直位置，且力臂長度較大的倍速端部之運動速度大於力臂長度較小的浪擊端部之運動速度，使該倍速端部儲備更多的衝擊動能；該復位彈簧二端分別連接於該固定基座與該收集器板件之間，當海浪完成當次衝擊後，該復位彈簧釋出其彈性應變能，將該浪擊端部拉回復位至平時的垂直位置上，等待再次接受海浪衝擊；以及
    一發電機組，該發電機組接收該倍速端部所傳遞的能量，藉以運轉發電者。
  2. 如請求項1所述之海浪發電裝置，其中該倍速端部距離該支 撐軸桿的力臂長度係2-10倍於該浪擊端部距離該支撐軸桿的力臂長度者。
  3. 如請求項1所述之海浪發電裝置，其中該浪擊端部上設有一引導集中海浪衝擊方向的導流片者。
  4. 如請求項1所述之海浪發電裝置，更包括有至少一個能量儲存設備，該能量儲存設備與該海浪動能收集器相互連接，當該收集器板件被海浪衝擊時，該能量儲存設備接受該倍速端部的衝擊，並同步接收該倍速端部所傳遞的動能，並將之轉換成連續式能量者。
  5. 如請求項4所述之海浪發電裝置，其中該發電機組與該能量儲存設備相互連接，並接收該能量儲存設備所傳送的連續式能量，藉以連續運轉發電者。
  6. 如請求項4所述之海浪發電裝置，其中該倍速端部更設有一用以衝擊該能量儲存設備的衝擊凸部。
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