可有效利用流動泉水熱能之「湧水溫差發電」

 

刊登日期:2024/7/10
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日本產業技術總合研究所(AIST)與茨城大學合作,成功地完成了利用湧水與大氣溫度差之「湧水溫差發電」的實證。由於湧水的溫度不論晝夜全年幾乎保持一定,與大氣之間存在了自然溫差。此次研究即利用了將溫差轉換為電力的「熱電發電」,設計出僅須浸入湧水中即可發電的湧水溫差發電,並開發了一項實際可供應電力的湧水溫差發電裝置。

新開發的發電裝置採用了一根可發揮傳熱棒效用的圓柱形銅棒,下部浸入湧水中,銅棒上部則搭載了熱電模組。此外,在浸入湧水的下部裝設了湧水端散熱器,熱電模組與大氣接觸的部分則裝設大氣端的散熱器。

夏季時,當湧水溫度低於大氣溫度,銅棒受到冷卻,裝設於銅棒頂部的熱電模組內側被冷卻,促使熱能流向湧水端並發電。若於冬季等湧水溫度較高的情況下,熱能則從湧水流向大氣,進而發電。為了實現高效率的熱交換,研究團隊除了在上下部裝設散熱器(Heat Sink)之外,並賦予發電模組柔軟性,使其與銅棒緊密接觸,更容易傳導熱能。

此外,研究中利用新開發的發電裝置進行了一項實證,在沒有電池的情況下測量湧水的溫度,並透過無線通訊自動收集溫度資料。透過將湧水溫差發電裝置與電容器結合,即使湧水與大氣之間的溫差變小,亦成功地利用電容器的充電電力穩定地進行溫度記錄。

此次開發的方法是透過固體的熱與電力相互轉換作用之「熱電發電」,因此無需水車輪軸等轉動組件,將可利用於沒有水流的水道。另可適用於陽光照射不到的地方或在夜間亦仍可持續發電。此外,利用此項技術,將可實現低成本且穩定之環境測量。透過利用湧水熱能做為電力,進而創造出多方面的價值,可望有助於地區資源的湧水保全與永續利用。


資料來源: https://www.aist.go.jp/aist_j/press_release/pr2024/pr20240610/pr20240610.html
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