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仿雨傘設計可攜式風電機 南臺科大讓綠能走進日常
新知
第1786期
仿雨傘設計可攜式風電機 南臺科大讓綠能走進日常
2023-11-22
【記者邱昭華綜合報導】為了實現2050淨零排放,政府部門開始慢慢制定相關政策,希望將再生能源逐漸取代一部分化石能源。南臺科技大學機械工程系學生團隊設計「攜帶型便捷風力發電機」,讓一般民眾能利用綠色能源發電,享受其經濟效益以及帶來之便利性。此作品亦在臺南市政府經濟發展局主辦之「2023智慧科技應用創意競賽」,榮獲創新實作組銀獎的佳績。目前市售的居家風力發電機往往又大又重,並只能定點發電,且一般家庭很少會使用。因此,團隊希望設計出能隨身攜帶、隨時運作的風力發電機,讓民眾輕鬆享受綠能之便。「我們的風電機不受場地限制,架設的步驟簡單,重量也較輕。」南臺科大機械工程系助理教授陳宥任表示,這件作品不只能放在自家陽台,還適用露營等戶外活動發電。 「攜帶型便捷風力發電機」的零件可以拆卸,組裝後還能用手提,讓使用者方便移動其位置。 圖/許子羿提供為了讓風力發電機更便捷,團隊參考了雨傘的傘架結構,使葉片能夠輕鬆收起、攜帶。此外,團隊特別設計可拆式的主機盒,方便使用者收納。材質部分則以碳纖棒作為葉片支架,並使用傘布取代傳統的硬式葉片,整體結構更輕盈。製作上也兼顧安全性,南臺科大機械工程系學生許子羿補充道:「若是硬式葉片在旋轉過程碰觸到它會很危險,但是雨傘布材質相對軟,造成的傷害相對少。」團隊更納入物聯網智慧化設計,將風量監測資料傳遞到顯示板,使用者能立即了解發電狀況。 此圖為團隊利用電風扇的風對「攜帶型便捷風力發電機」進行實測,此風力發電機以碳纖棒作為葉片支架,韌度高且更具安全性。 圖/許子羿提供然而,機盒雖然是利用方便、簡易的3D列印技術製成,但是過程中需不斷調整參數,以提高結構的穩定度。提及現有的困境,許子羿說:「畢竟我們是用雨傘布,所以發電的效率比市面上的風力發電機來得低。」他表示雖然傘布軟、具安全性,但受風後會凹陷,不比硬式葉片有效,所以只能供應承載大約五伏特的電器,例如手機、小型燈具、掌上型風扇等。 此圖為「攜帶型便捷風力發電機」的主機盒,全部以3D列印製成。中間藍色螢幕則是顯示板,使用者可以透過它去監測發電狀況。 圖/許子羿提供具野營經驗的民眾彭開辰則提出疑慮:「發電功效應該滿有限,台灣大部分的山區野營沒有太多風,無法掌控風源,電源就不穩定。」他建議可以應用在海邊野營,風相對穩定一些。 談及未來改善的方向,許子羿認為可以再調整葉片角度與材質,提高發電效能,並將物聯網的功能擴大,做出一款應用程式,只要打開手機就能監測發電狀況。
突破風向限制 O-Wind「轉」出風力發電新紀元
新知
第1690期
突破風向限制 O-Wind「轉」出風力發電新紀元
2018-11-28
【記者王昱翔綜合報導】台灣陸域共建有348台風力發電機(後簡稱風機),然由於傳統風機僅能透過來自垂直扇葉方向的風力發電,且其噪音擾民,目前僅集中分布於西部海岸。英國蘭卡斯特大學(Lancaster University)團隊開發「O-Wind」球型風機,以球型設計兼顧多方向的入、出風口,使風力發電機得以應用於風向多樣的都市環境。「傳統風機只能在風向穩定的開放區域正常運作,無法適應風向混亂的環境。」蘭卡斯特大學學生亞辛.諾拉尼(Yaseen Noorani)表示,尤其在建築林立的都市,更容易因建築物阻礙,導致風的流向混亂,而傳統風機的龐大體積及噪音,則使其設置地點更加受限。為此,蘭卡斯特大學團隊設計小型風機O-Wind,除了能夠藉由不同方位的風力發電,還可設置於都市住宅。此項設計於15日獲得James Dyson設計大獎的國際冠軍。O-Wind球體各處遍布著大小各異的入、出風口。諾拉尼解釋,透過大入風口與小出風口的設計,使風吹拂O-Wind時,會形成兩端的壓力差,促使O-Wind轉動,進而帶動內部的發電機組。而O-Wind機身則可透過繩索或金屬軸於其上下固定,使風機能在與地面垂直的軸線上旋轉。諾拉尼提及,目前理想上希望採用金屬軸固定,假如用於固定的材質強韌度提升,O-Wind將可以承受更高的風速而不毀損。 O-Wind上有許多不同大小的入、出風口,使其可以接受不同面向的風力旋轉發電。 圖/James Dyson設計大獎提供「人們可以設置於陽台或屋頂,生產自用的再生能源,或提供給國家電網系統。」諾拉尼表示,O-Wind的較小體積除了方便於都市中發電,同時也不會產生傳統風機的低頻噪音。不過他坦承,以O-Wind目前的設計,若製成如傳統風機的大型體積與發電規模,可能會降低其發電效率,團隊目前仍嘗試改良O-Wind的發電量。諾拉尼表示,目前O-Wind已成功申請專利,不過目前還未確定商品化的進程。另外,他提及,由於洋流與都市的風類似,流動方向皆不固定,故O-Wind的技術概念其實還可能應用於洋流發電,但尚需進一步研究。 O-Wind改良圖(由左至右)。團隊最初是以風力飄移的構造設計,逐步修正後才成為可以接受多方向風力的發電機。 圖/James Dyson設計大獎提供針對此設計,國立中央大學機械工程學系教授洪勵吾說:「小型風機的概念就是在不適合裝置大型風機的小地方利用風力資源。」他認為,O-Wind能夠運用任何方向的風旋轉,是良好的設計,且若透過多機並連,即可增加其發電量。不過洪勵吾也指出,由於O-Wind的風向流道複雜,且可能產生阻力,故仍須經完整的實驗測試才能判定其發電效率。
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