前人的近岸波浪發電機制,或為漫頂式,或為振盪水柱結合空氣室。Elhanafi et al. (2016)對OWC進行數值模擬與實驗量測分析,其空氣室可擷取的動能約占入射波能的12.7%;Kuo et al. (2017)亦發表了其規劃設計的近岸沉箱防坡堤OWC系統,其空氣室可擷取空氣動能約占入射波能的5%。一般空氣室出口放置Well’s turbines,其發電效能約為0.4 到0.7。據此,Elhanafi et al. (2016)的系統僅能將 5.08%到8.89%的波能轉為電能,而Kuo et al. (2017)的系統則僅可將2%到3.5%的 波能轉為電能;簡言之,上述傳統振盪空氣室出口空氣動能所占入射波能的比例並不高。前人的近岸波浪發電機制,鮮有機制是直接擷取波流進出振盪空氣室的流體動能。為此,我們提出構想於Cassion設置一導流罩(nozzle-diffuser duct, NDD),引導波能進入此導流罩,並從導流罩內直接擷取流體動能。我們做了初步模擬,發現反射波能約佔入射波能的59%,而進入導流罩的動能高達近41%,因此如果於NDD置放水渦輪機直接擷取進出NDD的流體動能,預期可擷取的波能潛勢將非常可觀。

本研究基本構想為於近岸設置一儲存槽池(reservoir tank),迎浪防坡堤適當處設置導流罩以導引波流進出儲存槽。波浪能截取方式有別於傳統振盪水柱結合空氣室的空氣動能,而是於導流罩內置放水渦輪機,直接截取進出導流罩內的流體動能。研究藉由數值模擬,結合最佳化結果與適當的水渦輪機,進行水渦輪機波能擷取數值模擬,並比較傳統型水平軸式與垂直軸式水渦輪機動力輸出(power take-off, PTO)效率;進行實驗量測,以驗證數值模擬的成果,並最終能提出創新型的高效能近岸槽池波浪能擷取幾何設計。

By chkst26