市場需求

1. ( 範 例 ) 高效能壓力差驅動之風力發電機 學生：李ＯＯ 林ＯＯ 劉ＯＯ 指導老師：戴ＯＯ 學校：高雄市立ＯＯ國中 設計理念 傳統風力發電機無論垂直式或水平式，均由風力吹擊風力機葉片，使其產生阻力或升力帶動風力機旋轉，故風能轉換動能因空氣磨差及軸功轉換等能量損失，故其轉換效率不高。本創作主要是利用節能的新概念，將原先需給予動力或能量才可轉動之風機，利用入出口壓力差之特殊設計旋轉葉片，使風機自然轉動。 市場需求 本創作之壓差式風力機能有效得節省能源，達到運用高壓空氣之效能，不同於一般之水平及垂直軸式風機，不會有傳統風機之佔地面積、結構、噪音等問題，如此一來不僅減少土地面積的佔用，更減少對於環境的衝擊，符合了現行對於綠色能源發展的需求及永續發展。 創作特徵 傳統的風能擷取轉換運用是使用水平以及垂直軸式風機，而雖然一般商業用之水平式風機的轉換效率(CP)值已達0.47 ，但發展至今仍難以超越貝茲理論曲線的0.59，且水平式風機運轉時會產生一反扭矩，垂直軸式風機則存有高風速情況下效率不佳，並且此兩種類的立柱式風機都存有結構重量佔地面積大問題，以及高風速運轉時反扭矩過大造成風機結構受損，亦因高風阻而使氣流無法全部順利流穿過風機本體轉換風能，致使受回壓造成氣流形成外旁通之無效氣流。為克服此一情況設計一風罩，可增加CP值約5~10%，但「高風速回壓」及「關斷風速」之問題依仍存在。故本發明設計克服了此一問題，藉由風力吹拂通過不同幾何流道產生壓力差，讓風力機保持穩定的運轉。 圖1：各部件及空氣流動示意圖 • 組件說明 • 本創作之壓差式風力機，包含: • (1)進氣管 • 該裝置進氣管共為四組，每組進氣管上各有一進氣口設置於管身如圖一所示，進氣口形狀為採用長方型設計，此設計當空氣流經該此形狀進氣口時，會因為長方型設計緣故，可有效提升空氣自入口噴出的速度，進而達到氣體加速的效果。 • (2)排氣管 • 該裝置排氣管共為四組，每組排氣管上各有一排氣口設置於管身如圖一所示，將排氣口設置於進氣口背向處，此設計為當空氣自進氣口噴出產生動力時，因牛頓第三定律作用力與反作用力理論，使得排氣口處會產生出反作用力而達到機件轉動之效果，而此時氣體也能順向得從排氣口導出。 • (3)旋轉軸機件 • 該裝置設計於壓差式風力機中間位置，機件作動目的為藉由轉動而產生發電之作用，構造為一風扇之幾何外型，當藉由進排氣口壓力差產生旋轉驅動力時，氣體則傳導流動推動此機件，以中間旋轉軸為重心形成「槓桿原理」，葉片因進出口之壓力差繞此旋轉軸旋轉作動。 圖2：壓差式風力機運用於機件3D示意圖