TWM654834U - 密閉式水庫能量轉換系統 - Google Patents

Abstract

一種密閉式水庫能量轉換系統，包含至少二水容室、至少二氣閥組以及一水力發電模組。二水容室透過一通道連通；至少二氣閥組分別連通其中一水容室，使二水容室的內部空氣形成氣壓差；水力發電模組位於該通道內部。據此，氣壓差讓二容室之間的水產生流動，並通過通道以及水力發電模組，產生能量轉換。

Description

密閉式水庫能量轉換系統

本創作係關於一種水力發電系統及其控制方法，更精確的說，係關於一種透過氣壓差帶動水位差，以形成能量轉換的密閉式水庫能量轉換系統及其控制方法。

智慧電網除了用來監測電力使用，在某些情況下還肩負整合新能源(風能、太陽能)的作用，此外，為了響應節電，在住宅區或城市建築中也開始興建小型再生能源，以提供緊急用電或補充用電高峰的電力來源。

水力發電被視為汙染程度低的發電方式，然而，水力發電必須倚靠地勢或潮汐產生位能差，再透過將位能轉換為動能以及電能，受限地理環境因素，無法廣泛的佈設。

本創作係提供一種密閉式水庫能量轉換系統，包含：至少二水容室，透過至少一通道連通；至少二氣閥組，分別連通該等水容室，使該等水容室的內部空氣形成氣壓差；以及一水力發電模組，位於該通道內部。

據此，氣壓差可以推動水容室內的水流流動，並流經該通道以及該水力發電模組，產生能量轉換。

本創作還提供一種密閉式水庫能量轉換系統的控制方法，該密閉式水庫能量轉換系統包含至少二水容室透過一通道連通，以及一水力發電模組位於該通道內部，該控制方法包含，使該等二水容室的內部空氣形成氣壓差。

據此，二水容室的水會受到氣壓的驅動，自動通過二水容室之間的通道，並驅動水力發電模組，產生能量轉換。

請參閱圖1，繪示一種密閉式水庫能量轉換系統，包含相鄰的二水容室10,20，二水容室10,20共用一壁面，該壁面具有一通道30，通道30內部設置一水力發電模組35；以及，二氣閥組分別設置於該水容室10,20，使水容室10,20的上方皆設有進氣閥11,21以及排氣閥12,22，氣閥組是用來使二水容室10,20上方的空氣形成壓力差。因此，氣壓差可以推動水容室10,20內的水流由高壓往低壓流動，通過該通道30以及該水力發電模組35，產生能量轉換。

於本實施態樣中，二水容室10,20之間具有一個通道30，水力發電模組35容許正向(例如從水容室10到水容室20)與逆向(例如從水容室20到水容室10)的水流發電，產生交流電。然而，也可以在通道30中設置逆止閥31，使水流單向流動而經過水力發電模組35。

此外，該等水容室10,20可以設置具有排水口15,25，排水口15,25可作為進水口或出水口，並藉此與其他的儲水設備的水路連接，在儲水設備的用水離峰期間進行發電作業。值得一提的是，在能控制二水容室10,20的內部氣壓以進行發電的前提下，排水口15,25是處於封閉的狀態。

進一步說明，氣閥組可以透過以下方式作動，例如，可以打開排氣閥22並關閉進氣閥21開始排氣，關閉排氣閥12並打開進氣閥11開始進氣，此時，水容室20上方的氣壓降低，且水容室10的水受到氣壓擠壓，於通道30內形成朝向水容室20的水流，驅動水力發電模組35，產生能量轉換。此外，在滿足形成二水容室的內部空氣壓力差的條件下，也可以調整氣閥的作動或數量。

於本實施態樣中，該水力發電模組35電連接一蓄電模組36。該等水容室10,20設置高位水位感應模組181,191、以及低位水位感應模組182,192，並將水位訊號回傳到氣閥組的控制單元，以調節水力發電的效率。此外，高位水位感應模組181,191與低位水位感應模組182,192也可以用在串接(如圖4所示)複數水容室時做整體的調節，據此，密閉式水庫能量轉換系統的水位差可一直存在，以進行連續發電。

請參閱圖2，繪製密閉式水庫能量轉換系統的另一實施態樣，與前一實施態樣不同處在於，在二水容室10,20的外部形成通道30，水力發電模組35位於通道30內部。此時，改變二水容室10,20上方的氣壓差，仍然會使流經通道30的水流經過水力發電模組35，產生能量交換。這樣的設置方式可以只針對通道30進行維護與保養工作。

請參閱圖3，繪製密閉式水庫能量轉換系統的再一實施態樣，圖1之實施態樣不同處在於，二水容室10,20之間具有二通道301,302，二通道301,302分別設置逆止閥311,312，使二通道301,302內部產生不同方向的單向水流，據此，二通道301,302中的水力發電模組351,352能產生直流電。

請參閱圖4，繪示一種密閉式水庫能量轉換系統的另一實施態樣，圖4的實施態樣是串接四個水容室10,20,40,50，且兩相鄰的水容室的共用壁面設置通道30，各水容室10,20,40,50設有對應的進氣閥11,21,41,51與排氣閥12,22,42,52，通道30內安裝水力發電模組35以及逆止閥31。

於本實施態樣中，該些進氣閥51,41控制進氣，以推擠水容室50,40中液體至低水位，排氣閥12,22控制排氣，以提高水容室10,20內部的液體至高水位，使得水容室10,20,40,50內部的液體皆位於不同的水位。

在控制進氣閥51,41、排氣閥12,22進排氣的過程中，該些水容室20,40,50中的液體朝向水容室10的方向流動，並推動通道30內部的水力發電模組35。在水容室10,40,50內的氣壓達到一預定數值時，或水容室10,20,40,50的水位達到預定高度時，可以將對應的排氣閥42,52重新開啟，使水容室40,50的內部氣壓與大氣壓力平衡，因此，水容室10,20,40內部的液體會朝向水容室50的方向流動，再次進行發電。

於本實施態樣中，提供一種密閉式水庫能量轉換系統的控制方法，該密閉式水庫能量轉換系統包含至少二水容室透過一通道連通，且該通道設置一水力發電模組位於該通道內部，該控制方法包含，透過抽氣或排氣的方式，使該等二水容室的內部空氣形成氣壓差。

據此，二水容室的水會受到氣壓的驅動，自發性通過二水容室之間的通道，並驅動水力發電模組，產生能量轉換。

上述方法更包含，操作該通道內部設置的一逆止閥使該至少二水容室中的水，於該通道形成預定方向的一水流並通過該水力發電模組。例如，可以額外操作逆止閥使二水容室中的氣壓差達到預定數值時，再產生水流。

此外，該等二水容室分別設置一氣閥組，控制方法更包含，操作該等氣閥組，以間歇式改變該等水容室中的氣壓差，使二水容室中的水流在通道中往復流動，而有效利用水容室內部的水資源。據此，密閉式水庫能量轉換系統的水位差可一直存在，以進行連續發電。

10,20,40,50:水容室 11,21,41,51:進氣閥 12,22,42,52:排氣閥 15,25:排水口 181,191:高位水位感應模組 182,192:低位水位感應模組 30,301,302:通道 31,311,312:逆止閥 35,351,352:水力發電模組 36:蓄電模組

圖1是密閉式水庫能量轉換系統的一實施態樣。

圖2是密閉式水庫能量轉換系統的另一實施態樣。

圖3是密閉式水庫能量轉換系統的再一實施態樣。

圖4是串接式密閉式水庫能量轉換系統的實施態樣。

10,20:水容室

11,21:進氣閥

12,22:排氣閥

15,25:排水口

181,191:高位水位感應模組

182,192:低位水位感應模組

30:通道

35:水力發電模組

36:蓄電模組

Claims (7)

1. 一種密閉式水庫能量轉換系統，包含： 至少二水容室，透過至少一通道連通； 至少二氣閥組，分別連通該等水容室，使該等水容室的內部空氣形成氣壓差；以及 一水力發電模組，位於該通道內部。
2. 如請求項1所述之密閉式水庫能量轉換系統，其中，該等水容室的至少一個設置一水位感應模組。
3. 如請求項1所述之密閉式水庫能量轉換系統，其中，該等水容室的至少一個具有一排水口。
4. 如請求項1所述之密閉式水庫能量轉換系統，其中，該通道設置在該等水容室之間。
5. 如請求項1所述之密閉式水庫能量轉換系統，其中，該通道設置一逆止閥。
6. 如請求項1所述之密閉式水庫能量轉換系統，其中，該氣閥組為一進氣閥以及一排氣閥。
7. 如請求項5所述之密閉式水庫能量轉換系統，其中，該通道的數量為至少二，該等通道分別設置該逆止閥。

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