(3.237.20.246) 您好!臺灣時間:2021/04/14 10:09
字體大小: 字級放大   字級縮小   預設字形  
回查詢結果

詳目顯示:::

我願授權國圖
: 
twitterline
研究生:劉曜華
研究生(外文):Yao-Hua Liu
論文名稱:超微水力技術在建物給水管發電之可行性研究
論文名稱(外文):The Feasibility Study of Pico-Hydroelectricity Power Technology in Building Water Supply Pipes
指導教授:張智元張智元引用關係
指導教授(外文):Chih-Yuan Chang
口試委員:郭斯傑邱創乾黃思倫張智元
口試委員(外文):Sy-Jye GuoChuang-Chien ChiuSy-Ren HuangChih-Yuan Chang
口試日期:2014-07-25
學位類別:碩士
校院名稱:逢甲大學
系所名稱:土木工程學系
學門:工程學門
學類:土木工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2014
畢業學年度:102
語文別:中文
論文頁數:88
中文關鍵詞:水力發電建築物給水管再生能源發電機超微水力
外文關鍵詞:Hydroelectric PowerBuilding Water Supply PipelineRenewable EnergyGeneratorPico-Hydroelectricity
相關次數:
  • 被引用被引用:1
  • 點閱點閱:264
  • 評分評分:系統版面圖檔系統版面圖檔系統版面圖檔系統版面圖檔系統版面圖檔
  • 下載下載:33
  • 收藏至我的研究室書目清單書目收藏:1
隨著工商業的快速發展及人民生活水平不斷提高,使得各國能源需求量大增,目前全球的能源供應,主要來自石油、煤炭等石化燃料,有鑑於自然資源的耗損,綠色能源的技術開發已成為國家發展與學術研究的重要議題。都市建築物日常用水在使用後即被排放,如何利用日常用水的能量轉換成電力,是本研究之探討重點。
本研究改良已開發用於河川之微水力發電技術(Micro-hydroelectricity Power Technology)概念,將其微小化並應用於建築物給水管中,藉由建築物給水管中水流產生的流速,牽引超微型水力水輪機轉換水力為機械能,此機械能再經過永磁式同步發電機轉換為電能。超微水力系統在使用上無需面對高電壓或高功率等衍發之具損壞特性過程,擁有較長的使用年限且可減少維修成本。本研究應用空氣動力學的創新微型葉片設計,讓葉片面對水流向之截面積極小化,其葉片優點體積小、重量輕、成本低且擁有靈活的結構設計。本研究預計透過實驗電量監測、蓄電效益、分析集合住宅用電型態、個人(或家庭)用水量調查,探討超微水力發電技術在建築物之應用可行性評估及未來可應用之領域。
With the rapid development of industries, commerce, and standards of living, the energy requirements of various nations are significantly increasing. Currently, the primary sources of global energy supply are oil, coal, and other fossil fuels. Because of the depletion of natural resources, the development of green energy technology has become a vital topic in national development and academic research. Considering that the household water in urban buildings is discarded after use, converting the energy from household water into electricity is the focus of this study.

In this study, the micro-hydroelectric power technology developed for applications in rivers will be modified and minimized for applications in the water supply pipes in buildings. The flow produced in building water supply pipes will be used to drive Pico -hydroelectricity turbines and convert hydroelectric power into mechanical power. This mechanical power will then be converted into electric power through permanent-magnet synchronous generators. Pico-hydroelectric systems do not involve the damaging procedures of high currents or high power use, and have a long service life that reduces maintenance costs. In this study, innovative micro blades with aerodynamic design will be used to minimize the cross-sectional area of water flow. In addition to the flexible structural design, these blades are advantageous because they are small, lightweight, and inexpensive. To explore the feasibility of using Pico -hydroelectric power technology in buildings, experimental power and storage efficiency will be monitored, residential power use patterns collected and analyzed, and individual (or family) water use surveyed.
致謝………………………………………………………………………Ⅱ
摘要………………………………………………………………………Ⅲ
Abstract…………………………………………………………Ⅳ
圖目錄……………………………………………………………………Ⅶ
表目錄……………………………………………………………………Ⅹ
第一章 緒論………………………………………………………………1
1.1研究動機與目的………………………………………………1
1.2研究對象與範圍………………………………………………3
1.3研究流程………………………………………………………………4
1.4研究方法與限制………………………………………………………6
第二章 文獻回顧………………………………………………………………8
2.1再生能源的發展………………………………………………………8
2.1.1再生能源種類………………………………………………10
2.1.2我國能源政策………………………………………………16
2.2國內外微型水力技術發展與應用現況………………………18
2.2.1國外技術發展與應用……………………………………19
2.2.2國內技術發展與應用………………………………………21
2.2.3水輪機種類與原理…………………………………………23
2.2.4專利開發現況…………………………………………………24
2.3超微型水力發電定義………………………………………………27
2.4集合住宅水電使用型態………………………………………28
第三章 實驗設計……………………………………………………………31
3.1超微水力葉片設計…………………………………………………31
3.1.1 3D列印技術與發展…………………………………………34
3.1.2超微型葉片結構設計與分析…………………………………36
3.1.3超微型水輪機架構規劃………………………………………39
3.1.4發電控制系統……………………………………………………40
3.2實驗規劃………………………………………………………………………41
3.2.1實驗目的與流程…………………………………………………41
3.3超微水力葉片設計與組裝……………………………………43
3.4實驗場地…………………………………………………………………………52
第四章 超微水力給水管發電分析………………………………………54
4.1超微水力之實驗結果……………………………………………………54
4.2發電成效討論……………………………………………………………59
4.3葉片設計優……………………………………………………………60
4.4未來應用…………………………………………………64
第五章 結論與建議…………………………………………………………70
5.1結論………………………………………………………………70
5.2建議……………………………………………………………………72
參考文獻……………………………………………………………………………73
中文文獻
1.王革華、艾德生、馬振基,新能源概論,五南圖書出版有限公司,2008。
2.吳毓恩、黃國展,應用於輸水管線之發電裝置,中華民國專利,2014。
3.宋俊恩(2011),光合建築-永續與數位設計流程之整合研究,國立成功大學碩士論文,台南
4.李育明,認識綠色能源,新自然主義股份有限公司,2007。
5.汪禺塵(2010),廠房類建築屋頂結合導風板裝設小型風力發電之成本效益分析,國立台北科技大學碩士論文,台北
6.阮俊儒(2011),小型風力發電機於高層建築物之架設位置效益分析,國立台北科技大學碩士論文,台北
7.林憲德、郭柏巖、顧孝偉,住宅生活模式與耗電特性解析,2003。
8.姚向君、田宜水、張勝雄、張春田、梁財春,生質能源:綠色黃金開發技術,新文京開發出版股份有限公司,2008。
9.徐作聖、王仁聖、彭志強,新興能源產業及發展策略,2010。
10.翁敏航,太陽能電池,東華書局,2010。
11.高英欽(1997),中高層集合住宅日常管理費構成之研究-以南部地區為例,國立成功大學碩士論文,台南。
12.高銘志、蔡岳勳、翁敏航、宋書帆、陳建璋,再生能源政策與法律概論,元照出版有限公司,2013。
13.張天瑞,水力發電系統介紹,物理雙月刊,2007。
14.張文和,水管發電器,中華民國專利,2009。
15.張智凱(2010),高效率微型水力發電系統之探討,逢甲大學碩士論文,台中
16.張睿麟(2014),3D列印與自造者時代的商業模式,東海大學碩士論文,台中。
17.莊嘉信、莊加嵩,微型水力發電裝置,中華民國專利,2013。
18.郭啟榮、李毓仁、徐泊樺,我國海洋溫差發電深具潛力,能源報導,2011。
19.陳瑞玉、李熒台,海洋溫差發電,經濟部能源委員會,1985。
20.陳維新,能源概論,高立圖書有限公司,2011。
21.曾瑋雯(2011),蔗渣生物轉化產氫之研究,逢甲大學碩士論文,台中
22.華建、吳怡萱,能源與永續,五南圖書出版有限公司,2009。
23.黃瑞禧(2013),台灣再生能源替代核能發電可行性之政策研究,國立彰化師範大學碩士論文,彰化。
24.葛大倫(2008),建築物內水力發電裝置之研製,和春技術學院碩士論文,高雄
25.詹益駒(2010),太陽能光電應用於建築之效益評估-以不同設計個案為例,康寧大學碩士論文,台南
26.賈要勤、溫榮弘,圖解新能源百科,全華圖書股份有限公司,2008。
27.蔣順田(2005),高層集合住宅大樓公共設備節能綜效之研究-以台灣南部地區為例,國立成功大學碩士論文,台南。
28.鄭東昇(2009),滾球微型水力發電系統之探討,逢甲大學碩士論文,台中
29.蕭人傑 (2010),微水力發電應用於建築給水管之研究,高雄第一科技大學碩士論文,高雄
30.顏豪呈、葛大倫、黃廷祺、鄭宏良、林再福、謝耀慶,用於建築物輸水管之水力發電裝置,中華民國專利,2010。
31.鐘金明,綠色能源科技,2010。
32.顧孝偉(2003),住宅用電量監測與解析之研究,國立成功大學碩士論文,台南。

英文文獻
1.Abbasi, Tasneem and Abbasi, S. A.Small, “small hydro and the environmental implications of its extensiveutilization” Renewable &; Sustainable Energy Reviews, Vol: 15 Issue: 4 pp. 2134-2143, 2011
2.Adhau, S. P., Moharil, R. M., Adhau, P. G., “Mini-hydro power generation on existing irrigation projects:Case study of Indian sites” Renewable &; Sustainable Energy Reviews, Vol: 16 Issue: 7 pp. 4785-4795, 2012
3.Alireza Aslani, Kau-Fui V. Wong “Analysis of renewable energy development to power generation in the United States”,Renewable Energy , Vol.63,pp. 153-161,2014
4.Alonso-Tristan, C., Gonzalez-Pena, D., Diez-Mediavilla, M., Rodriguez-Amigo, M. and Garcia-Calderon, T.,“Small hydropower plants in Spain: A case study” Renewable &; Sustainable Energy Reviews, Vol: 15 Issue: 6 pp. 2729-2735, 2011
5.Arabatzis, Garyfallos; Myronidis and Dimitris,“Contribution of SHP Stations to the development of an area and their social acceptance”, RENEWABLE &; SUSTAINABLE ENERGY REVIEWS, Vol.15, iss.8, pp.3909-3917, 2011.
6.Balat, H,“A renewable perspective for sustainable energy development in Turkey: The case of small hydropower plants”, RENEW SUST ENERG REV, Vol.11,iss. 9,pp 2152-2165, 2006
7.Claudio J.C. Blanco, Yves Secretan, André L. Amarante Mesquita(2008), “Decision support system for micro-hydro power plants in the Amazon region under a sustainable development perspective,” Energy for Sustainable Development, Vol.12, Issue 3, pp.25-33.
8.Gabriel Miller, Dean Corren, Peter Armstrong and Joseph Francesch (1987). “A Study of an Axial-Flow Turbine for Kinetic Hydro power generation.” Energy, Vol. 12, Issue 2, pp. 155-162.
9.Haidar, Ahmed M. A., Senan, Mohd F. M., Noman, Abdulhakim. and Radman, Taha., “Utilization of pico hydro generation in domestic and commercial loads” Renewable &; Sustainable Energy Reviews, Vol: 16 Issue: 1 pp. 518-524, 2012
10.J. B. Ekanayake “Induction Generators for Small Hydro Schemes.” Power Engineering Journal, Vol. 16, No. 2, pp. 61-67, 2002.
11.Jan Portegijs, “Firefly Micro Hydro System,” Energy for Sustainable Development, Vol.2, Issue 2, pp.38-42, 1989
12.Jan Portegijs, “Firefly Micro Hydro System,” Energy for Sustainable Development, Vol.2, Issue 2, pp.38-42, 1995.
13.Kaldellis, J. K., “The contribution of small hydro power stations to the electricity generation in Greece:Technical and economic considerations” Energy Policy, Vol: 35 Issue: 4 pp. 2187-2196, 2007
14.Mishra, Sachin, Singal, S. K. Alonso, D. K., “Optimal installation of small hydropower plant—Areview” Renewable &; Sustainable Energy Reviews, Vol: 15 Issue: 8 pp. 3862-3869, 2011
15.N. Okafor and W. Hofmann, “Modelling and Control of Slip Power Recovery Schemes for Small Hydro Power Stations,” The 7th Africon Conference in Africa, Africon, Vol.2, pp.1053-1058, 2004.
16.Punit Singh and Franz Nestmann, “Experimental optimization of a free vortex propeller runner for micro hydro application”, Experimental Thermal and Fluid Science, Vol.33, iss.6, pp.991-1002, 2009.
17.S. Roy “Optimal Planning of Generating Units Over Micro-Hydro Resources Within a Catchment Area.” IEEE Trans. Energy Conversion, Vol. 20, No. 1, pp. 231-236, 2005
18.Singh, Punit. and Nestmann, Franz., “ Experimental optimization of a free vortex propeller runner for micro hydro application” Experimental Thermal and Fluid Science, Vol: 33 Issue: 6 pp. 991-1002, 2009
19.Susanto, J. and Stamp, S., “Local installation methods for low head pico-hydropower in the Lao PDR” Renewable Energy, Vol: 44 pp. 439-447, 2012
20.Sy-Ruen Huang, Yen-Huai Ma, Chen-Hsuan Chang, Chueh-Cheng Wu, Yu-Hua Mo, Chen-Yeon Chu “Fault Identification in Micro-Hydro Power Generator Based on The Short-Time Fourier Transform.” The 9th International Conference of Young Scientists on Energy, ues, May 29-31, 2013, Lithuania.
21.Williams, A. A, and Simpson, R., “Pico hydro – Reducing technical risks for rural electrification” Renewable Energy, Vol: 34 Issue: 8 pp. 1986-1991, 2009.
22.Y.T. Sun and Q.F. Gao “The Design and Operation of 700mw Class Totally Air-Cooled Hydroelectric Generators.” IEEE, Euro Conference, May 2009, pp. 501-508, 2009.

網路文獻
1.水利署,http://fhy.wra.gov.tw/Pub_Web_2011/
2.台灣自來水公司,http://www.water.gov.tw/00home/home.asp
3.再生能源網, http://web3.moeaboe.gov.tw/ECW_WEBPAGE/TopicSite/Renewable_Energy/Default.htm
4.經濟部能源局,http://web3.moeaboe.gov.tw/ECW/populace/home/Home.aspx
連結至畢業學校之論文網頁點我開啟連結
註: 此連結為研究生畢業學校所提供,不一定有電子全文可供下載,若連結有誤,請點選上方之〝勘誤回報〞功能,我們會盡快修正,謝謝!
QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
第一頁 上一頁 下一頁 最後一頁 top
系統版面圖檔 系統版面圖檔