【記者蔣若暄報導】談及再生能源，多數人會想到太陽能或風能，若能掌握易被忽略的波浪能，有可能在新興能源開發領域搶占先機。南臺科技大學機械工程系副教授瞿嘉駿帶領系上學生張宸豪、楊凱仲、張耿豪及陳宇晟，以變速概念出發，共同研發「波浪可變速發電裝置」，奪下《2024全國海洋能源創意實作競賽》大專組佳作，打破傳統波浪能發電限制。
波浪可變速發電裝置設計圖，波浪運動使浮筒上下擺動，牽動鏈條使齒輪轉動發電。 圖／瞿嘉駿提供
在提倡開發永續能源的浪潮下，研發團隊看準波浪能的巨大潛力，試圖突破現今發電不穩定的困境，張宸豪補充道：「波浪的不穩定性高，效率也波動比較大。」因此，研究團隊打造能適應不同波浪強度的發電裝置，藉此提升效率。
「我們借鑑腳踏車的變速裝置，透過三組不同的轉速比增加發電量。」楊凱仲點出核心概念，在浪較小時先以低速檔轉動，待增強後切換到中速與高速檔，帶動鏈條並傳送能量到增速機構推動發電機。「有點像汽車的變速箱。」張宸豪以汽車由低速檔起步比喻，先利用輕的鏈條帶動傳動軸，當阻力變小，再切換成高轉速以帶動發電機。
波浪可變速發電裝置使用腳踏車零件製作，由三個浮筒分別驅動不同轉速比的齒輪，傳遞能量至增速機構驅使發電機發電。 圖／瞿嘉駿提供
由於經費有限，購買市面上的齒輪還要進行加工，因此團隊選擇硬度、韌性和耐用性更高的PETG材質，利用3D列印技術製作增速機構中的齒輪組。裝置的研發過程也碰到設計上的阻礙，楊凱仲以鏈條張力為例：「第一版的鏈條過鬆，浮筒擺動時軸不會轉動。」透過調整鏈條長度，並改變浮筒端和傳動軸端兩顆齒輪之間的距離，最終讓傳動軸順利運作，耗時近四個月完成。
透過調整各齒輪間的距離及鏈條的長度，確保傳動軸順利轉動。 圖／瞿嘉駿提供
「大家還是著重在容易取得的再生能源。」瞿嘉駿談到波浪能屬於較破碎、易被忽視的能量來源，但透過傳動裝置可以整合其能量。他希望透過更複雜、創新的機構，開發不被重視的微弱能量，如波浪能、小型風機擺動時所產生的動能等，充分取用原先較少被使用的能量。
張宸豪表示，瞿嘉駿在研發中擔任輔導的角色，幫助團隊分析現有的問題，再由學生找尋解決辦法並改良。 圖／瞿嘉駿提供
「這個團隊設計多段驅動的變速機構，有效利用波浪的能量。」大葉大學風力發電教育與訓練中心主任吳鴻筠分析此裝置，並提醒長期放置海上也可能導致損壞，防水與防鏽的措施都要再考慮。談到未來研究方向，張宸豪希望能讓此發電裝置普及，應用至河川或其他水域，但河水流速較快，必須調整目前擷取能量的方式，他說：「可以改成葉片的形式，讓水流帶動葉片旋轉發電。」
楊凱仲在研發過程中學習如何冷靜思考問題、團隊合作和創新思考能力。 圖／瞿嘉駿提供
