水流能源

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水流動力

LZ-1
LZ-2
LZ-3

人文發明:

本發明有專利註冊,但是以人為本。日後應用這裝置發電,可用較廉宜方法使用潔淨能源。只希望屆時用戶電費單的一微小白分率,注入一基金,此基金只用作為窮困地區興建發電設施,達至共享。這是三方共贏,富人、窮人、以及業屆三方都得益。

原理:

三款專利發明,基本上是利用槓杆原理來作功。主要是利用可放鬆輪葉設計,使動力裝置置於流體中時,一邊可以疏通一邊可以阻擋,好使在阻擋一邊接受動力及在疏通一邊可以因疏通而方便回轉到阻擋狀態。這樣子,動力裝置在流體中便可以循環不息地接受流體動力,帶動發電機而轉為電力。

三款專利發明中,LZ-3在水流方向恆定的水流中,輪葉可自然張開疏通。至於LZ-1及LZ-2兩款,輪葉難以自然張開,因為外間電力是難以輸送至水中的轉動物體,所以需要依靠附設發明的內供電系統,利用自我轉動提供電力來控制輪葉的張開和閉合,適用於水流方向非恆定的流體中,適合如潮汐發電之用。

LZ-3同時可適合風力發電,置於風力場中時,可以以軸向垂直豎立形式接受風力,這樣子,便可以接受任何方向風吹的風力。

流體動力功率計算

P=(1/2)ρrLv3

其中:

P是功率

ρ是流體密度,密度會因溫度不同而有變,但差別不大。水密度約是1000Kg/m3,空氣密度是約是1.29Kg/m3

r是輪葉半徑

L是輪葉軸向延伸長度

v是流體流速

若處於水流中:

當r=1m, L=1km

若在河流中游中速 v=1m/sec P=0.5MW

若在河流上游急流 v=3m/sec P=13.5MW

(以上計算,未扣除回轉輪葉張開所需的輕微能量損耗)

若處於風中:

當r=1m, L=10m

若在普通風力5m/sec P=0.8KW

若在平均風力10m/sec P=6.5KW

若在傳統上限風力20m/sec P=51KW

若在超上限風力30m/sec P=174KW

(以上計算,未扣除回轉輪葉張開所需的輕微能量損耗)

發電總成本

一般計算電力設施投資成本,是計算由建設至棄用的使用壽命內,所必須耗用的資源總成本。

直接成本包括:研發及設計成本、燃料、興建土木工程成本、土地資源成本、遷徙受影響居民成本、發電機組成本、連網設施成本,輸電網成本,配電網成本、營運成本、廢料處理成本等。

間接成本包括:環境污染危害社會成本、危害人體健康社會成本、生態危害社會成本。這些社會成本日後將會轉嫁到政府或市民身上。

三款專利發明比傳統火力發電優勝

單是發電總成本已減輕不少,而且不用再花燃料錢,亦大大減輕社會成本。

三款專利發明比傳統水力發電優勝

傳統水力發電,以興建水壩儲水為主,依靠大落差來推動發電機發電。這樣子,因為興建水壩,除土木工程中建築成本外,還大片佔用土地資源,或要遷徙當地居民,選址不多,又需要超大功率發電機,必須在遠離人煙的地方,增加輸電網成本。還對地理環境及生態理境有較大影響,使用時的潛在危險還包括儲水庫溢出沼氣問題,有機會造成沙泥淤積和減慢流速,以及有機會導致氾濫及水壩有磞塌風險。

採用流體動力裝置,可以在人煙附近的河中安裝,不須用超大功率發電機,佔用土地資源少,以上傳統水力發電的問題都可以避免,因此使發電總成本大大降低。同時,因甚少環境改動,環境污染危害、危害人體健康、生態危害等我社會成本大大降低。

比傳統風力發電機所用三葉式風葉優勝

風力發電主要靠葉面受風來推動風葉轉動。同時,風葉葉面必須與風吹方向成一傾斜角度,實際推動風葉轉動的只是風吹的一個分量。另外,以風葉轉動所覆蓋的圓周面積來計算,風葉受風的面積亦只是圓周面積的一小部分。即是說,傳統的三葉式風葉風力發電機只把正面風吹風力的一小部分轉化電力而已。若以風葉轉動覆蓋圓周的直徑所佔用的空間,採用LZ-3發明設計,受風面積約是三葉式的六倍,同時LZ=3是正向受風,所受有效風力動能可會是三葉式的約十倍。

傳統三葉式風葉風力發電機,為免風葉轉動困難,轉軸必須精密設計,盡量確保轉軸沒有軸線偏離誤差,同時製造風葉的物料亦很講究,這些要求都會增加製造成本。LZ-3軸線偏離誤差的要求可以不那麼精密,葉片製造用料可以不那麼講究,製造成本亦可以下降。

另外,傳統三葉式風葉風力發電機,要置於高柱上。倘若風力過大,高柱會因槓杆原理而折斷,因此限制了風力上限,超過上限便要發電機停轉,一般風力發電機的風速上限是20米/秒。LZ-3的設計沒有這類似問題,在風力較大的情況下仍然可以工作,效用提升不少。

世界各大河流流量:

洲份

河流

全長 (km)

覆蓋面積 (km²)

平均排放量(m³/s)

南美

亞馬遜河

6,416

6,915,000

209,000

歐亞大陸

恆河

2,948

1,635,000

42,470

非洲

剛果河

4,371

4,014,500

41,200

歐亞大陸

長江

6,418

1,808,500

30,166

南美

奧連洛高河

2,140

880,000

33,000

南美

馬地拉河

3,380

1,420,000

31,200

南美

尼格魯河

2,230

691,000

28,400

南美

拉普拉塔河

3,998

3,100,000

22,000

歐亞大陸

布拉馬普特拉河

2,840

536,600

19,300

歐亞大陸

葉尼塞河

5,550

2,580,000

19,600

歐亞大陸

勒拿河

4,472

2,490,000

16,871

北美

密西西比河/密蘇里河

6,270

2,980,000

16,792

南美

馬德雷德迪奧斯河

1,130

125,500

15,500

歐亞大陸

湄公河

4,023

811,000

14,800

南美

甲普拉河

2,615

267,730

18,600

歐亞大陸

西江

2,200

437,000

13,600

流水潛在能源:

河流,基本上落差受地心重力帶動。洋流,地球自轉帶動。

長江

目前,三峽水壩生產20600 百萬瓦

總水排放速度為33166立方米/每秒,潛力可生產電力260000百萬瓦(22770億度/每年)

亞馬遜河

目前,39個水壩生產 104000GW百萬瓦

總水排放速度為209000立方米/每杪,潛力可生產電力1801000百萬瓦(157760億度/每年)

全球河流

目前,181大型水電站生產453000百萬瓦

總水排放速度為864196立方米/每杪,潛力可生產電力7448000百萬瓦(652440億度/每年)

海洋

美國內政部一份2006年報告估算墨西哥灣暖流的能量只利用了千分之一,其實原有總能量是尼加拉瓜大瀑布的21,000倍,是全球河流水流能量的50倍。