太陽能發電、風力發電 原理概論及實體應用範例

太陽能光熱轉換 ＠ 風力發電的介紹 @ 風力發電DIY @

熱電轉換 : 太陽能熱電轉換原理 利用佈滿地面的反射鏡，將陽光集中在真空隔熱吸收管中，把吸收管內的特種高溫油加熱，高溫油把熱量傳給水，生成水蒸氣來推動蒸氣發電系統。 １．線槽式系統： 直接利用線槽型拋物面聚焦鏡將陽光聚焦，照射在一個置於線焦的集熱管來收集太陽能。此種系統可設計成不同容量的發電裝置，但大多採固定式設計，無法完全追蹤太陽，效率較低。 ２．集中塔式系統： 利用碟型反光面，將陽光聚焦，在焦點處設置發電機系統直接發電。此種系統可以追蹤太陽，但由於碟型反射面構造複雜，所以成本較高。 (*直流電須分正負極)

太陽熱能發電系統 ：線槽式 此種系統可設計成不同容量的發電裝置，但大多採固定式設計，無法完全追蹤太陽，效率較低。

太陽熱能發電系統 ：集中塔式 此種系統可以追蹤太陽，但由於碟型反射面構造複雜，所以成本較高。

太陽能光熱轉換 : 太陽能熱水器 利用熱升冷降的原理 太陽能熱水器的水，流經集熱器吸收太陽能輻射熱，溫度升高密度變小，往上升至儲水槽內，儲水槽 內密度較大，較冷的水經由冷循環管往下流至集熱器，產生自然對流循環而將儲水槽內的水加熱。此自然循環系統不經其他之機械、電力之動力，當日照量愈高，循環速度愈快溫度亦高。

太陽能熱水器原理示意圖 @ 流經集熱器經陽光照射熱水上升冷水下降，產生自然對流循環，不需任何電力或機械輔助，日照量越高循環速度越快。 太陽能熱水器原理示意圖 @ 流經集熱器經陽光照射熱水上升冷水下降，產生自然對流循環，不需任何電力或機械輔助，日照量越高循環速度越快。

風 力 發 電

風從那裡來 認識風力發電 風的產生是由於太陽將地表的空氣加溫，空氣受熱 膨脹變輕而往上升，熱空氣上升後，低溫的重空氣 就從四周橫向流入，因而形成空氣的流動，便產生 風。利用風來轉動風力發電機上的葉片，然後啟動 風力發電機，來產生電力。

大型風力發電 大型風力發電機通常採用 “水平軸”型式，它由葉輪 、變速箱(加速齒輪箱) 、 發電機、偏移裝置、控制 系統、塔架等部件所組成 。葉輪將風能轉換為機械 能，低速轉動的葉輪經由 加速齒輪箱來增速，將動 力傳導給發電機。

小型風力發電機 小型風力發電機，通常 是以風葉輪帶動磁鐵或 線圈旋轉，由磁能轉換 為電能，經由整流裝置 變成直流電，透過充電 控制設備，將所產生的 電能儲存。 發電機後蓋 磁鐵 中心軸 軸心孔 S N 旋轉方向 發電機座

風力發電機的種類 依據風力發電機依照葉片結構和在氣流中的位置，可將風力發電機分成水平 軸式風力發電機和垂直軸式風力發電機。 一、水平軸式風力發電機 水平軸式風力發電機上的葉片是徑向安置的，與旋轉軸相垂直，和風向與 旋轉軸相互平行，依據葉片受力可區分升力型和阻力型，而葉片有單葉式 、二葉式和三葉式；依照風向可分成順風型和逆風型，大部分水平軸式風 力發電機葉片會隨著風向改變位置，且機組大都為阻力型。

二、垂直軸式風力發電機 垂直軸式風力發電機葉片是圍繞一個垂直軸旋轉且風向與轉軸成 垂直，其優點是設計比較簡單並且可以接受任何方向的風，故不 需要調向位置，且齒輪箱和發電機可安裝在地面上，和水平軸式 風力發電機比較，維修方便是一大特點。但系統無法抽取大量風 能並且需要大量材料是缺點。垂直軸式風力發電機可分為桶形轉 子和打蛋形轉子。

風力發電優缺點 風力發電有下列優點： （一） 風力能源永不耗竭； （二） 風力發電污染比較低，不 會排放二氧化碳和有污染 性的物質； （三） 風力發電是自產能源； （四） 可以減少傳統化石能源消 耗； （五） 風力發電可以作為分散式 發電系統； （六） 風力發電機工業提供就業 機會和地區觀光效益。 風力發電的缺點： （一） 風力發電機的發電量受 到風速和風向的影響， 有時候會不穩定，也較 難以預測。 （二） 風力發電機設置及運轉 過程仍可能對生態造成 影響。 （三） 風力發電機有噪音的問 題。 （四） 風力發電機的電力調配 較為繁複。

北縣石門鄉風力發電站 @ 設置6座風力發電機，設置於海邊主要原因為風場穩定、無人居住、可成為地方觀 光景點。 當風速達13M以上時葉片自動調整為平行面，以防阻力太大折斷葉片。

工欲善其事．必先利其器

準備工具 銲錫組 × 1組 ． 斜口鉗 × 1支 ． 美工刀 × 1把 ． 奇異筆 × 1支 ． 銲錫組 × 1組 ． 斜口鉗 × 1支 ． 美工刀 × 1把 ． 奇異筆 × 1支 ． 打火機 × 1個 ． 小型一字起 × 1支 。

準備材料 寶特瓶 × 1個 ． 二段增速齒輪發電機 × 1個 ． 風力發電LED顯示模組零件包 × 1套 @ 。

開始製作 一.首先以奇異筆在寶特瓶標示出切割線，加以切 割。

二.用打火機將切割好的葉片烤軟快速往下折，同時轉一點角 度，轉角度時每片葉片都要同方向。 二.用打火機將切割好的葉片烤軟快速往下折，同時轉一點角 度，轉角度時每片葉片都要同方向。

三.用小型一字起在瓶蓋中心點戳出一個洞，用打火機將洞口 略為烤軟，快速的擠入二段發電機的齒輪形成齒輪痕。 三.用小型一字起在瓶蓋中心點戳出一個洞，用打火機將洞口 略為烤軟，快速的擠入二段發電機的齒輪形成齒輪痕。

風力葉片完成了

風力發電LED顯示模組的製作 @ 依照說明書將電子零件插入電路板上標示位置

內容說明 LED正負極辨識 : 長腳為正極，短腳為負 極。 二極體正負極辨識 : 白邊為負極。 電路板插件正負極辨識 :白邊為負極。 本電路電子零件功能介紹 : 1. 1N5819功能為整流。 2. 1N4007為限壓。 3. 120Ω電阻為限流。

用銲錫組將插好的零件在背面銲點上錫，將多餘的 線腳以斜口鉗剪斷。

用套件包內所附的紅黑線在發電機任選兩點與LED模組完成品 A．B ．C任選兩點以焊錫結合加上先前製作的扇葉即完成。

完成整各模組後請大家發揮想像力幫它穿上衣服，就是個人化的風力發電機囉。

END 謝謝大家