TWI721703B - 適用於淺水域之漂浮型太陽能追日系統 - Google Patents

Abstract

本發明係一種適用於淺水域之漂浮型太陽能追日系統，其係由一固定於水底面之基柱及一透過一轉動機構設於基柱上之陣列漂浮平台所構成，其中陣列漂浮平台上設有複數太陽能板，且陣列漂浮平台底部設有複數伸入水體內之螺旋葉片組，又轉動機構具有一可對應基柱選擇性夾掣之剎車組，且陣列漂浮平台上設有一供檢知太陽光強度與照射角度之控制系統，控制系統係電氣連接螺旋葉片組與剎車組，藉此，控制系統可檢知太陽光強度與照射角度，以透過各螺旋葉片組及轉動機構之剎車組來驅動陣列漂浮平台令太陽能板改變其對應太陽光照射角度，使其長期保持太陽光直射而具有較佳發電效率。

Description

適用於淺水域之漂浮型太陽能追日系統

本發明係隸屬一種太陽能發電之技術領域，具體而言係指一種適用於淺水域之漂浮型太陽能追日系統，藉以能讓大陽能模組漂浮於水面，且進一步可以透過追日之功能維持高發電效率。

按，隨著人類科技的發展與經濟活動的熱絡，地球能源的消耗速度快速增加，能源危機隱然出現。隨著再生能源不斷的發展，及環保意識不斷抬頭，世界各國均提倡使用再生能源來進行發電，如風力發電、水力發電、太陽能發電、地熱發電和潮汐發電等，而其中以太陽能發電為目前發展最為可行且有效；但太陽能發電若要獲得傳統電廠的發電量，並能穩定供給電力的規模，所需的土地面積，恐怕是傳統電廠的百倍甚至千倍之大，對於人類的居住環境品質、耕作及糧食的生產條件都構成嚴重的威脅，而在可利用土地有限的狀況下，實在難以在陸地上設置大量及大面積的太陽能發電廠。而海洋占地球總面積的3/4左右，為了有效的利用土地資源，近年來開 始有廠商設法將太陽能發電移至海洋、湖泊或水庫上等水域做運作；如美國專利公開號US 20120279557曾揭露一種太陽能板陣列的漂浮支撐結構，其係利用浮筒支撐在一漂浮平台上斜向設置之太陽能板陣列，此浮筒僅提供平台漂浮之能力，而太陽能板陣列仍是以傳統之方法轉動其方向，以維持發電效率。而我國專利公告號I568170曾揭露一種水上追日型太陽能發電系統，其係利用大型浮筒，藉由幫浦系統抽取浮筒外部一定的水量至浮筒內部，以控制浮筒本身的浮力與重力，並配合與底座相連接之固定支撐桿組以及與浮筒相連接之可動支撐桿組共同支撐太陽能模組，進而使太陽能模組在浮筒內水量有變化之於得以透過可動支撐桿組之牽引而升降，進而達到追蹤太陽東西方位之功效。

但由於該等太陽能板陣列係設廣域的水面，如水庫、湖泊、甚至海面，其水面會因風力而波動、甚至形成波浪，如於各該太陽能板上設置以陸地基礎建設為概念之追日裝置，則易因受潮而損壞，其裝置及維修成本極高，再者漂浮在水面上的太陽能板會受波浪影響而任意轉向，並非如陸地基礎建設方式之追日系統只要注意東西向即可，而造成其難以定向追日的問題。簡而言之，其仍保持陸基太陽能發電系統之作動概念，尚未與水域的特性做進一步的整合，故仍然無法克服前述的問題，而如何解決此一問題，係本發明所欲探討者。

緣是，本發明人乃針對現有水面上之太陽能系統所面臨的問題深入探討，並藉由多年從事相關產業之研發與製 造經驗，積極尋求解決之道，且經不斷努力之研究與試作，終於成功的開發出一種適用於淺水域之漂浮型太陽能追日系統，其能克服現有水面上太陽能系統難以定向所造成的不便與困擾。

因此，本發明之主要目的在於提供一種適用於淺水域之漂浮型太陽能追日系統，藉以能在讓太陽能板在淺水域中有效進行追日定向，以有效地追蹤及固定在太陽方位，進而可以提升其發電效率。

又，本發明之再一主要目的係在提供一種適用於淺水域之漂浮型太陽能追日系統，其所需之硬體結構可較為簡單，可讓太陽能板陣列同步完成追日，也不易受風向或水面難定向等因素影響，而具有較高的可靠性。

據此，本發明主要係透過下列的技術手段，來具體實現前述的目的與效能：其包含有；一基柱，其可固定於一水體之水底面；一陣列漂浮平台，其設置於該基柱上，且該陣列漂浮平台底部設有複數伸入水體內之螺旋葉片組，使該陣列漂浮平台得以相對該基柱呈水平面漂浮轉動；一轉動機構，其具有一供該陣列漂浮平台固設之浮筒，且該基柱可穿經該浮筒，又該浮筒內設有一可對應該基柱選擇性夾掣之剎車組；至少一太陽能板，設置於該陣列漂浮平台上；一控制系統，其設置於該陣列漂浮平台上，該控 制系統具有至少一供檢知太陽光強度與照射角度之感測元件，且該控制系統電氣連接前述之螺旋葉片組與剎車組；其中，該控制系統可檢知太陽光強度與照射角度，以作動該轉動機構之剎車組相對該基柱產生夾掣或解除作用，再透過各該螺旋葉片組驅動該陣列漂浮平台轉向，以令太陽能板改變其對應太陽光之照射角度。

藉此，透過前述技術手段的展現，使本發明之適用於淺水域之漂浮型太陽能追日系統能利用其陣列漂浮平台之螺旋葉片組的設計，使得該陣列漂浮平台能帶動太陽能板進行追日之目的，以達成改變陣列漂浮平台帶動太陽能板之受光面相對太陽光照射角度，使其長期保持太陽光直射而具有較佳發電效率，從而有效提升其附加價值，增進其經濟效益。

且本發明並利用下列的技術手段，進一步實現前述之目的及功效，以增加其附加價值，有效提升產品的競爭力與經濟效益；諸如：

所述之太陽能板底部具有一連結於該陣列漂浮平台上之可調式撐架，且該可調式撐架與該控制系統形成電氣連接使其得以令太陽能板斜立對應太陽光或收合平置。

所述之基柱利用至少一錨碇組固定於水體之水底面。

所述之剎車組可以選自電磁剎車件。

所述之控制系統具有一電纜，該電纜可供連接陸基之變電站及饋線。

所述之基柱中心具有一置線孔，以供佈置控制系 統之電纜。

為使 貴審查委員能進一步了解本發明的構成、特徵及其他目的，以下乃舉本發明之若干較佳實施例，並配合圖式詳細說明如后，同時讓熟悉該項技術領域者能夠依據本說明書具體實施。

(10):陣列漂浮平台

(15):螺旋葉片組

(20):太陽能板

(25):可調式撐架

(30):控制系統

(35):電纜

(40):基柱

(41):錨碇組

(45):置線孔

(50):轉動機構

(51):浮筒

(55):剎車組

圖1：係本發明適用於淺水域之漂浮型太陽能追日系統的立體外觀示意圖，其顯示各主要元件的態樣。

圖2：係本發明適用於淺水域之漂浮型太陽能追日系統中轉動機構的組成示意圖，供說明轉動機構主要元件的態樣。

圖3：係本發明適用於淺水域之漂浮型太陽能追日系統之圖1中3-3剖線的剖面示意圖。

圖4：係本發明適用於淺水域之漂浮型太陽能追日系統於實際使用的外觀示意圖，供說明其於追日時的狀態。

圖5：係本發明適用於淺水域之漂浮型太陽能追日系統之圖4中5-5剖線的剖面示意圖。

本發明係一種適用於淺水域之漂浮型太陽能追日系統，隨附圖例示本發明之具體實施例及其構件中，所有關於前與後、左與右、頂部與底部、上部與下部、以及水平與垂直的參考，僅用於方便進行描述，並非限制本發明，亦非將其構件限制於任何位置或空間方向。圖式與說明書中所指定的尺寸，當可在不離開本發明之申請專利範圍內，根據本發明之具 體實施例的設計與需求而進行變化。

本發明係一種適用於淺水域之漂浮型太陽能追日系統，其中淺水域係指水深較淺或水平面與水底面落差較小之池塘、湖泊或近海，其係如圖1所揭示者，其係由一陣列漂浮平台(10)、一基柱(40)及一轉動機構(50)所構成，以使該陣列漂浮平台(10)可利用該轉動機構(50)相對該基柱(40)選擇性於水平面漂浮轉動；而關於本發明之詳細構成，如圖1、圖2及圖3所揭露者，該陣列漂浮平台(10)可以選自質輕且強度佳之板體，且該陣列漂浮平台(10)底部設有複數深入水體之螺旋葉片組(15)，使得該陣列漂浮平台(10)可透過不同螺旋葉片組(15)之啟動及旋轉強度來帶動該陣列漂浮平台(10)於水平面上轉動，又該陣列漂浮平台(10)上設有系列之太陽能板(20)，且各該太陽能板(20)係典型可利用太陽光進行發電之太陽能模組，且各該太陽能板(20)底部設有一連結於該陣列漂浮平台(10)之可調式撐架(25)，其中各該可調式撐架(25)可用於作動相對應之太陽能板(20)斜置對應太陽光照射的角度，藉此調整太陽光照射於太陽能板(20)之角度〔如圖4所揭示者〕，使其能持續保持太陽光直射而具有較佳發電效率，又或令各該太陽能板(20)收合平置使其得以減少受風力等外力影響破壞〔如圖1所揭示者〕；另，該陣列漂浮平台(10)上設有一控制系統(30)，該控制系統(30)電氣連接及操控前述之螺旋葉片組(15)及可調式撐架(25)，且該控制系統(30)進一步具有 可感應太陽光照射角度之感測元件〔圖中未示〕，如光敏電阻，使其得以透過前述可調式撐架(25)改變該太陽能板(20)對應太陽之照射角度，並可利用前述螺旋葉片組(15)改變該陣列漂浮平台(10)於水平面之轉動角度，又該控制系統(30)可以電氣連接前述各該太陽能板(20)，供接收各該太陽能板(20)生成之電流，且該控制系統(30)具有一電纜(35)，該電纜(35)可供連接陸基之變電站及饋線，使其發電可進入供電系統；再者，透過該轉動機構(50)之基柱(40)係固設於淺水域之水底面，且該基柱(40)底端進一步可以具有至少一固定於水底面之錨定組(41)，以提高該基柱(40)相對於水底面之固定性，又該基柱(40)軸心具有一置線孔(45)，俾供前述太陽能板(20)及該控制系統(30)之饋線與電纜(35)穿置並連接至陸上基礎建設之供電系統或饋線；此外，該轉動機構(50)具有一固定於該陣列漂浮平台(10)中心之浮筒(51)，且該浮筒(51)可供前述基柱(40)穿置，使得該陣列漂浮平台(10)可於水平面上相對該基柱(40)漂浮轉動，又該轉動機構(50)之浮筒(51)內設有一相對該基柱(40)之剎車組(55)，且該剎車組(55)可以是來令剎車件、碟片剎車件或電磁剎車件，於本實施立中，該剎車組(55)係為電磁剎車件，又該剎車組(55)並電氣連接前述之控制系統(30)，使得該轉動機構(50)之浮筒(51)可帶動該陣列漂浮平台(10)利用該剎車組(55)選擇性相對該基柱(40)夾掣固定〔如圖3所揭示者〕或釋放解除 鎖定〔如圖5所揭示者〕，而當該轉動機構(50)之剎車組(55)釋放該基柱(40)時，可使該陣列漂浮平台(10)帶動各該太陽能板(20)受光面相對太陽光照射角度〔如圖5所揭示者〕，而達到追日之目的；藉此，可組構成一能讓太陽光直射、且具追日功能之適用於淺水域之漂浮型太陽能追日系統者。

而本發明於實際使用狀態，請參照圖4所示，於啟動時，該陣列漂浮平台(10)上之控制系統(30)透過感測元件檢知到太陽光強度足以發電時，該控制系統(30)可以透過各該太陽能板(20)之可調式撐架(25)斜立該太陽能板(20)對應太陽照射角度，並接收各該太陽能板(20)傳遞之電力經電纜(35)至陸地基礎建置之變電站；又當太陽照射角度改變或陣列漂浮平台(10)因波浪改變角度位置時，該控制系統(30)之感測元件檢知到太陽光角度變化，即可透過該控制系統(30)使該轉動機構(50)其設於該基柱(40)內之剎車組(55)進行釋放以解除夾掣鎖定，再驅動位於該陣列漂浮平台(10)底部之不同螺旋葉片組(15)，使該陣列漂浮平台(10)能帶動上方之太陽能板(20)相對該基柱(40)旋轉以改變漂浮角度，俾使太陽光能直射各該太陽能板(20)，而達到追日之目的，以提高發電效率。

再者，如圖1所示，當該陣列漂浮平台(10)上之控制系統(30)透過感測元件檢知到太陽光強度不足以發電時〔如夜晚或昏暗天氣時〕、又或風力過強時，則該控制系統 (30)可以透過太陽能板(20)之可調式撐架(25)收合平置各該太陽能板(20)於該陣列漂浮平台(10)上，並暫停太陽能發電，且可避免因斜立之太陽能板(20)受風過大而損壞。

透過前述的設計，本發明之適用於淺水域之漂浮型太陽能追日系統能利用該陣列漂浮平台(10)漂浮於水體水平面上，且透過該陣列漂浮平台(10)之轉動機構(50)與該基柱(40)連結，且透過該轉動機構(50)之剎車組(55)來選擇性夾掣該基柱(40)，如此當有運作需求時，即可使得該陣列漂浮平台(10)能帶動太陽能板(20)進行追日，以達成改變該陣列漂浮平台(10)帶動太陽能板(20)受光面相對太陽光照射角度之目的，使其能長期保持太陽光直射而具有較佳發電效率，反之則可以固定該陣列漂浮平台(10)，避免其任意轉動。

綜上所述，可以理解到本發明為一創意極佳之發明創作，除了有效解決習式者所面臨的問題，更大幅增進功效，且在相同的技術領域中未見相同或近似的產品創作或公開使用，同時具有功效的增進，故本發明已符合發明專利有關「新穎性」與「進步性」的要件，乃依法提出申請發明專利。

(10):陣列漂浮平台

(15):螺旋葉片組

(20):太陽能板

(25):可調式撐架

(30):控制系統

(35):電纜

(40):基柱

(41):錨碇組

(45):置線孔

(50):轉動機構

(51):浮筒

(55):剎車組

Claims (6)

1. 一種適用於淺水域之漂浮型太陽能追日系統，其包含有；一基柱，其可固定於一水體之水底面；一陣列漂浮平台，其設置於該基柱上，且該陣列漂浮平台底部設有複數伸入水體內之螺旋葉片組，使該陣列漂浮平台得以相對該基柱呈水平面漂浮轉動；一轉動機構，其具有一供該陣列漂浮平台固設之浮筒，且該基柱可穿經該浮筒，又該浮筒內設有一可對應該基柱選擇性夾掣之剎車組；至少一太陽能板，設置於該陣列漂浮平台上；一控制系統，其設置於該陣列漂浮平台上，該控制系統具有至少一供檢知太陽光強度與照射角度之感測元件，且該控制系統電氣連接前述之螺旋葉片組與剎車組；其中，該控制系統可檢知太陽光強度與照射角度，以作動該轉動機構之剎車組相對該基柱產生夾掣或解除作用，再透過各該螺旋葉片組驅動該陣列漂浮平台轉向，以令太陽能板改變其對應太陽光之照射角度。
2. 如申請專利範圍第1項所述之適用於淺水域之漂浮型太陽能追日系統，其中該太陽能板底部具有一連結於該陣列漂浮平台上之可調式撐架，且該可調式撐架與該控制系統形成電氣連接使其得以令太陽能板斜立對應太陽光或收合平置。
3. 如申請專利範圍第1項所述之適用於淺水域之漂浮型太陽能追日系統，其中該基柱利用至少一錨碇組固定於水體之水底面。
4. 如申請專利範圍第1項所述之適用於淺水域之漂浮型太陽能追日系統，其中該剎車組可以選自電磁剎車件。
5. 如申請專利範圍第1項所述之適用於淺水域之漂浮型太陽能追日系統，其中該控制系統具有一電纜，該電纜可供連接至一陸地基礎建設之變電站及饋線。
6. 如申請專利範圍第1項所述之適用於淺水域之漂浮型太陽能追日系統，其中該基柱中心具有一置線孔，以供佈置控制系統之電纜。

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