我的學校:發電「秘笈」

[2023.04.17] 發表
「旋轉發電門」加入鋰電池儲電後,即使陳哲曦(右起)、黃以樂、王樂仁和麥涵智沒有推動旋轉門,燈泡也能藉電池的備用電力亮燈。
「旋轉發電門」為全人手發電,只要推門,連接旋轉門的齒輪便可將動能傳至摩打發電,部分電力則輸至鋰電池儲起。
(圖e)原本旋轉發電門只由兩個齒輪推動,加添直徑較大的木製齒輪,能減少旋轉門阻力,使之更易推開。

【明報專訊】王樂仁說,「旋轉發電門」靈感來自公園的充電單車設施,市民可一邊健身,一邊為電子設備充電,但充電單車需持續踏踩發電,套用於商場供電不太可行。後來,他們觀察到商場不斷有人進出,便打算利用推門動能發電,為商場燈泡供電。

推門發電

當顧客推動「旋轉發電門」,會驅使齒輪轉動,使發電摩打轉動發電。

「旋轉發電門」產出的電力,部分輸至鋰電池儲存,其餘用以點亮燈泡。黃以樂說,設計利用旋轉慣性,當顧客推門時,旋轉門會讓齒輪多走幾步,發動更多電力。

旋轉門每走一圈,可使摩打走304圈,同學估算每推門一次發電量為1.2瓦特(W),預計商場非繁忙日推門次數約5000次,發電量達6000瓦特(1.2×5000=6000W);繁忙日推門次數約1萬次,發電量達12,000瓦特(1.2×10000=12000W)。若以每年120天繁忙日、240天非繁忙日計算,全年發電量共288萬瓦特(120×12000+240×6000=2880000W),按機電工程署一個慳電膽所需電量12瓦特計算,旋轉發電門每年可供24萬個慳電膽照明。

鋰電池儲電

陳哲曦說原本設計沒有鋰電池,惟第一輪比賽評審建議加添鋰電池儲電,即使沒有人推門,仍有電力儲備啟動照明。

鋰電池全稱鋰離子電池,運用鋰離子在正負極間的移動與嵌入儲存電能。鋰電池結構分正極、負極、電解液和隔離膜4部分,充電時,鋰離子經電解液離開正極,並釋出電子,鋰離子會經電解液傳遞至負極,電子則經外電路從正極移到負極的碳層儲存。放電時鋰離子會脫離負極,再經電解液傳遞回到正極。

■STEAM百科

齒輪運作原理跟槓桿原理相同。齒輪軸心等於槓桿的支點,齒輪的半徑等於槓桿的施力臂,軸心半徑就是槓桿的抗力臂。齒輪施力時,齒輪施力臂較長,較為省力。

大齒輪轉動一圈等同小齒輪轉動數圈,因此,若我們希望齒輪轉速變快,便會以大齒輪推動小齒輪轉動。然而,要推動大齒輪所花的力氣,比推動小齒輪大,故使用小齒輪推動大齒輪,雖然費時,但省力。

麥涵智說,僅靠兩個齒輪,需耗較大力氣推動旋轉門發電。因此,他們在齒輪與發電摩打之間,再添加一個直徑較大的木製齒輪(圖e),減少阻力,從而推動旋轉門,驅使摩打發電。

■價值觀

集思廣益

同學在視像會議溝通、構思和設計旋轉發電門。麥涵智說過程全靠集思廣益,一人拋出想法後,其餘3人提出意見,將想法延伸至可行方案。

文:方綺婷

圖:劉焌陶

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[常識學堂 第271期]

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