基本信息
- 項目名稱：
- 錨鏈式漂浮波浪發(fā)電裝置
- 小類：
- 能源化工
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 本作品是通過研究海水產生波浪的的特性，設計出的一種波浪發(fā)電裝置。當波浪產生時，引起海水的動能變化通過內部裝置轉化為電能。其主要技術特征是線繩固定在海底，利用波浪高升，帶動裝置浮起，裝置內部橡皮筋拉伸，鏈條轉動，經過齒輪組的增速帶動直流發(fā)電機發(fā)電。其優(yōu)點是：效率高，結構簡單，成本低廉。
- 詳細介紹：
- 波浪發(fā)電將波浪能轉換為電力的技術。第一級為波浪能的收集，通常采用聚波和共振的方法把分散的波浪能聚集起來。第二級為中間轉換，即能量的傳遞過程，包括機械傳動、低壓水力傳動、高壓液壓傳動、氣動傳動， 使波浪能轉換為有用的機械能。第三級轉換又稱最終轉換，即由機械能通過發(fā)電機轉換為電能。本產品的研究者精心思考設計，終于研發(fā)出一種效率高，成本低的波浪發(fā)電裝置。 一、收集波浪能部分 由線繩、小鏈輪、鏈條，橡皮筋組成。線繩一段固定在海底，另一端和鏈條的一段相連，鏈條的另一端連接橡皮筋，橡皮筋固定在裝置上，鏈條和小鏈輪咬合。當波浪來的時候，整個裝置上浮，橡皮筋被拉伸，鏈條帶動鏈輪轉動。鏈輪單向轉動帶動軸轉動，當波浪消退的時候，整個裝置下沉，橡皮筋收縮，鏈輪反向帶動軸轉動。 二、生成電能部分 怎樣將收集到的少量能量、低速旋轉的能量很重要，關鍵在于加速裝置。本作品的加速部分由兩個大齒輪（假設分別①②）和兩個小齒輪（假設分別是⑴⑵）組成，大齒輪①和鏈輪安裝在同一根軸上，當鏈輪轉動時，大齒輪①帶動小齒輪⑴轉動，小齒輪⑴和大齒輪②安裝在同一根軸上，從而帶動大齒輪②轉動，大齒輪②帶動小齒輪⑵轉動，小齒輪⑵安裝在發(fā)電機軸上，從而帶動直流發(fā)電機軸轉動產生電能。 三、產品基本參數計算 本產品發(fā)電機參數為額定轉速11000轉/min，額定功率30w，實驗測得，鏈輪半徑R=0.04m,裝置浮體質量M浮體=1.5Kg波速平均0.25m/s，鏈輪ω=1轉/s。 增速裝置達到1:100，則發(fā)電機實際轉速ω實=6000轉/min。 根據公式E=nbsω p=E2/R P=F*R*ω 則實際功率P=P額?*（ω實/ω額）2=8.9w 設V排1為海平面靜止時裝置排水的體積，V排2為波浪來時刻到發(fā)電機開始發(fā)電之間裝置的排水體積 V排1=M浮體/ρ=0.0015 m3 F電=P/(R*ω)=222.5N F電=M排2*g V排2= F電/（ρ*g）=0.02225m3 V=V排1+V排2=0.02375 m3 V實際>V 因為橡皮筋主要是拉回鏈條，所以忽視橡皮筋勢能的變化。 由上可得，該裝置的發(fā)電功率與發(fā)電機的物理參數和垂直波速有關，裝置的體積是由發(fā)電功率確定的。 本裝置結構簡單可靠，波浪能利用效率高，依靠現(xiàn)有技術就可以輕松開發(fā)，發(fā)電成本低且發(fā)電方式簡便，漂浮式結構解決海況實施難，維護難的困局，且不易被海浪損壞，與同類產品相比有創(chuàng)新點，競爭力強。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標
- 作品設計、發(fā)明的目的： 解決當前波浪發(fā)電波浪能利用效率低，海況實施難，維護難易被波浪沖擊損壞的困局從而實現(xiàn)高效率低成本波浪發(fā)電。 該作品的設計思路是： 利用上下浮動的波浪能轉化成齒輪的機械能來驅動直流發(fā)電機發(fā)電。 本作品的創(chuàng)新點: 1.漂浮式結構。本作品整體結構采用漂浮方式，只需少許海底錨鉤就可以實整體裝置的固定，解決海況實施難、維護難的困局。 2.波浪能利用效率高。采用簡單機械方式進行能量的集中與傳遞、減少能量轉化次數。 3.節(jié)能，低碳，環(huán)保。
科學性、先進性
- 本作品的先進性在于： 1．改變以往岸式固定或者高成本建造海底支架。只需少許海底錨鉤就可以實現(xiàn)整體裝置的固定，且解決了海況實施難、維護難，成本高的困局。 2．整體結構采用漂浮方式，減少與海水的接觸面積從而降低腐蝕度。 3．本品采用簡單機械方式進行能量的集中與傳遞、減少能量轉化次數從而解決了以往振蕩水柱式等波能裝置中間能量轉換環(huán)節(jié)多，轉化率低下的難題。
獲獎情況及鑒定結果
- 無
作品所處階段
- 實驗室階段
技術轉讓方式
- 無
作品可展示的形式
- 1、實物 2、圖紙 3、現(xiàn)場演示 4、圖片錄像
使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經濟效益預測
- 當波浪來的時候，整個裝置上浮，鏈條一段固定在海底，因此鏈條帶動鏈輪轉動。鏈輪單向轉動帶動軸轉動，通過加速裝置，連接發(fā)電機發(fā)電。中間環(huán)節(jié)少、減少能量轉化次數提高波浪能利用率。整體結構采用漂浮方式，只需少許海底錨鉤就可以實現(xiàn)整體裝置的固定，發(fā)電成本大大降低，本作品制作簡單，應用現(xiàn)有技術即可開發(fā)。 本產品不論從效率、造價、結構方面都優(yōu)于市場的同類產品。投資相對少回報相對快，發(fā)電可行性好，擁有廣闊的市場前景。
同類課題研究水平概述
- 日本是近年來研建波浪電站最多的國家。先后建造了漂浮式振蕩水柱裝置、固定式振蕩水柱裝置和擺式裝置，其裝置的優(yōu)點是可靠性較高，但效率較低。 挪威在卑爾根市附近的島上建造了一座500kw的多共振振蕩水柱岸式電站和一座 35Qkw的聚波水庫電站。其缺點是總投資大，電能輸出效率低，且易損壞。 美國，法國，西班牙已建成多個數十瓦至數百千瓦的試驗波浪發(fā)電裝置主要的形式有活動點頭鴨、波面筏、海蚌型，浮體式振蕩水拄型；水流型；壓力柔性袋型等裝置，但是這些類型都有一個共同的問題是波浪能轉換成電能的中間環(huán)節(jié)多，效率低，電力輸出波動性大，海況實施難、維護難，建造發(fā)電成本大。 中國中科院廣州能源研究所在廣東訕尾建成的100KW固定岸式振蕩水柱型波浪發(fā)電站，其優(yōu)點是轉動機構不與海水接觸，防腐性能好，安全可靠，維護方便。其缺點是二級能量轉換效率較低，需要進行岸上設施建造，發(fā)電成本較高，且波浪沖擊較大時易受損壞。 本產品解決了波浪能發(fā)電效率低，海況實施難，維護難，發(fā)電成本高的困局，且如果采用多組漂浮式結構可達到抗擊風浪的作用。
