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研究生: 謝水田
Sie, Shuie-Tian
論文名稱: 浮標式海浪發電機之研發
Development of a Float Type Wave Generator
指導教授: 賴維祥
Lai, Wei-Hsiang
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 航空太空工程學系碩士在職專班
Department of Aeronautics & Astronautics (on the job class)
論文出版年: 2016
畢業學年度: 104
語文別: 中文
論文頁數: 59
中文關鍵詞: 海浪發電浮標式海浪發電機水波槽實驗
外文關鍵詞: Wave power, Buoy wave generators, Float
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  • 本論文之研製係因為工業急速的發展,全世界正面臨著二氧化碳排放所造成溫室效應和能源短缺的嚴重問題,京都議定書希望工業國家在2008~2012年的二氧化碳的排放量比1990年減少5.2%,因此,如何利用替代能源及更永續的方式來產生電力已成為一大趨勢,但因各能源皆有使用年限及污染的困擾,因此可預見的將來,必定只剩下太陽能及核熔合。本裝置浮標式海浪發電係利用海浪高低位差來推動發電機旋轉,因此係永恆能源之一,本研究欲提出一套利用海浪高低位差來推動發電機旋轉的方法。
      本論文提出一個浮標式海浪發電機設計,並製作成一個大小約0.5m×0.5m×2m高之浮標原型,利用本校海洋及船舶工程系之大型水波槽進行實驗,針對浮力及重心的問題解決,最後展示浮標式海浪發電機發電場規劃與整合範例,並以此探討解析,在地面試驗時,可獲得最大約19W的發電功率,在實際上水波槽實驗時,僅獲得在頻率2.1 Hz條件下有4.5W的發電功率,故對本設計仍有改善空間,同時本研究考量海浪場地理位置的限制,針對發電特性進行更完善的規劃。

    The present research because of the rapid industrial development, the world is faced with the greenhouse effect of carbon dioxide emissions and energy shortage caused serious problems. In Kyoto Protocol, industrialized countries want to reduce carbon dioxide emissions by 5.2% from 2008 to 2012 as that in 1990. Therefore, how to use alternative energy and more sustainable ways to generate electricity has become a major trend. This thesis design a device obtaining the wave power from buoy wave height difference to drive the generator.
    This study presents a buoy wave generator, and a prototype model is made in size of 0.5m × 0.5m × 2m height. By using the large towing tank facility, this buoy wave generator experiment is conducted. After the center of gravity and buoyancy for problem were solved, the buoy plant planning and integration test of wave generator. Result of test shows that the maximum power output up to 19W obtained from ground test, however, in the towing tank test, only 4.5 W power output at 0.5 m wave height and at 2.1 sec/wave frequency is obtained. There is still many improvement of this float generator design shall be done in the future. Present study considers limiting wave field location, and thus explores the resolution; however, more comprehensive planning for the terrain and geographical features will be studied in the future.

    誌謝 V 目錄 VI 圖目錄 IX 表目錄 XII 第1章 緒論 1 1.1 前言 1 1.2各種發電方法之缺點 1 1.2.1 核能發電之缺點 2 1.2.2 火力發電廠之缺點 4 1.2.3風力發電之缺點 5 1.3 研究動機 6 1.4 浮標式海浪發電機簡介 6 1.5潮流發電 7 第2章 海浪發電原理及設計 10 2.1 海浪能量 10 2.2 浮標式海浪發電機設計構想 11 2.3 慣性定律 12 2.4 棘輪介紹 13 2.5 發電理論 14 2.6電力傳輸及交直流轉換 14 2.7齒輪系統整合設計 16 第3章 浮標式海浪發電場配置與浮標式發電機設計 19 3.1問題描述與系統簡介 19 3.2浮標式海浪發電機 20 3.3 馬力之計算 24 3.4 浮標式海浪發電機實體化 25 3-5 研究方法 29 第四章 結果與討論 34 4.1 地面測試結果 34 4.2 水面測試結果 38 第五章 結論與未來工作 44 5-1 結論 44 5.2待解決之困難 44 5.3 浮標式海浪發電機穩定性改進方式 45 5.4發電機發電方式之改良 47 5.5發電廠之配置 48 5-6 未來研究及建議 50 參考文獻 55 附錄一:國立成功大學系統及船舶機電工程學系拖航水槽實驗室服務委託書 59

    [1] 台灣因應氣候變化網要公約資訊網, “京都議定書”,取自網址:http://www.tri. org.tw/unfccc/Unfccc/UNFCCC02.htm
    [2] http://www.solar2money.com/index/solarpower_good_bad/nuclear_power.html
    [3] http://www.jtis.org/project1/ch41.htm
    [4] https://eportal.stust.edu.tw/eshare/EshareFile/2013_12/2013_12_bbc2fed1.doc
    [5] http://www.chedb.org/title4.php?id=1
    [6] http://www.solar2money.com/index/solarpower_good_bad/wind_power.html
    [7] http://webcache.googleusercontent.com/search?q=cache:dDoLsWVV9-wJ:km.twenergy.org.tw/ReadFile/%3Fp%3DKLBase%26n%3D201266141855.docx
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    [40] http://www.moneydj.com/KMDJ/Wiki/wikiViewer.aspx?keyid=cbba3071-50b0-4834-afcb-33aa9c3d5514
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