太阳能电力辅助具导流加速功能片履带打水机之制作-崑山科技大学.DOC

太陽能電力輔助具導流加速功能片履帶打水機之製作 蕭倨南 周昱良 崑山科技大學高分子材料系 摘要 綠色是全球必須面對的問題，而生質能、太陽能、氫能等地球得以永續的能源，本文觀察水產養殖池位處日照充足區，其曝氣打水車可利用太陽能以減少對台電的用電量。而為使打水車的揚水方式和機構，與習知者有所差異，乃設計具三角形運動軌跡的履帶鏈，在鏈上裝置有利用白努利原理的推水片，推水片為一倒三角形的槽板和一擋水板所構成，整個履帶式揚水機械位在可注水調整深淺的矩形斷面浮筒上。 關鍵字：打水車、太陽能電力 前言 1-1綠色議題探討 全球正共同面臨兩大迫在眉睫的問題──能源枯竭與溫室效應，為了確 保能源自主和達成溫室氣體減量的目標，各國政府均投入大量人力、物力發展綠色能源。其中，太陽能因不受地理環境限制、技術發展相對成熟，並具永續利用等特質，成為全球優先發展的綠色能源，自2003年起即以每年40%左右速度快速成長[1]。太陽能發電在現今傳統油源吃緊，綠色能源科技發展迫切且迅速的時代中，已成為大家所注目的重要新能源之一。對於日照時間較長的地區，若能妥善利用太陽能做為能源需求來源，則不失為環保節能的好方法[2]。 1-2能源探討 能源可說是經濟發展及社會進步的原動力，舉凡工業發展，交通運輸及人民生活一切活動，均與能源有關。然而，隨著工業的發展及人類的經濟活動大量使用石化燃料，已造成大氣中二氧化碳等溫室氣體的濃度急速上升，產生越來越明顯的全球氣溫暖化、海平面上升、全球氣候變遷家劇等現象，對環境造成日亦明顯的負面衝擊[3]。我國本身能源供量不足，進口能源依存度高達95%，再加上人口稠密，工商業高度發展，民生及工業用電愈來愈吃緊，而且台灣每年到了夏季常會面臨到電力不足的危機，夏天中午用電尖峰時刻常有限電的情況發生，若一直開發新電廠以滿足尖峰時刻的用電量，則又可能不符合經濟與環保效益及成本考量。所以若能有效的抑底尖峰用電量，或以分散行在生能源發電替代供給，或許可擺脫此問題，以及減少對自然環境所造成的污染[3]。 再生能源是利用太陽、風力、地熱、生質、海洋等所產生的天然能源，此類能源與石化能源(煤、天然氣、石油)相較，具有低環境污染、可循環利用等優點。就台灣目前的現況而言，風力和太陽能是具有潛力的新興能源，但風力因噪音問題只適合設在偏遠人口稀少地區，且一定要大規模的設立，否則經濟效益不高，如台塑麥寮風力發電[3]。 1-3太陽能電池種類 太陽光電池(solar cell)簡稱為太陽能電池，亦可稱為太陽能晶片。在物理學上稱為光伏(Photovoltaic)，簡稱PV(photo=light光線，voltaic=electricity電力)，而主要功能在將光能轉換成電能，這個現象稱之為光伏效應(photo voltaic effect)[4]。太陽能電池之所以能將光能轉換成電能主要有兩個因素：一是光導效應(photo conductive effect)；二是內部電場 [4][5]。 太陽能電池的種類有單晶矽及非晶矽、多結晶矽三大類，而目前市場應用上大多為單晶矽及非晶矽。1.單結晶矽太陽電池：單晶矽電池最普遍，多用於發電廠、充電系統、道路照明系統及交通號誌等，所發電力與電壓範圍廣，轉換效率高，使用年限長，世界主要大廠，如德國西門子、英國石油公司及日本夏普公司均以生產此類單晶矽太陽能電池為主，市場佔有率約五成，單晶矽電池效率從11%~24%，太空級 (蒸鍍式) 晶片從16%~24%，當然效率愈高其價格也就愈貴。2.多結晶矽太陽電池：多晶矽電池的效率較單晶矽低，但因製程步驟較簡單，成本亦低廉，較單晶矽電池便宜20%，因此一些低功率的電力應用系統均採用多晶矽太陽電池。3.非結晶矽太陽電池：非晶矽電池為目前成本最低的商業化太陽能電池，且無需封裝, 生產也最快，產品種類多，使用廣汎，多用於消費性電子產品，且新的應用產品不斷在開發中。其中以砷化鉀電池是最高效率的電池，但成本也最高[6]。 1-4目的 本創作的構想是太陽能電力可用在何處？思及目前魚產養殖池位在日照充足的地方，而所用於曝氣功能的打水機構，卻未加利用太陽能電力，固以養殖場曝氣打水機為標地，構思如何改變打水機構造連結太陽能輔助太陽能動力。 專利檢索 就本創作至臺灣智財局系統進行專利檢索，而檢索標地為兩大方向，分別是太陽能在打水車動力的應用和打水車機械的構造： 2-1太陽能在打水車動力的應用 專利名稱「光能水車裝置」，如圖1，專利說明：具有接收光照並輸出電源之太陽能板，和一支撐架及裝設於支撐架旁並接受該光能輸出之電源的馬達及接受太陽能板輸出之電源的充電電池，且太能板與充電電池間應接一個以防止充電電池之電源回流至太陽能板的控制器。而水車還該具有皮帶及一開放端的容水盆，並被該馬達帶動而運轉以將水由低處往