研風力發電裝置 穗港學子揚威國際
尺寸重量功率材料環環打磨 反覆試驗3年
四大國際發明展之一的德國紐倫堡國際發明展(iENA)早前閉幕,廣州祈福英語實驗學校科技組以「低風速啟動垂直風力發電裝置」奪得能源環保類青少年組金獎。當中兩名香港學生蔡子睿、黃勤恭,與內地同學一起用3年多時間反覆試驗,解決垂直風力發電裝置難以啟動的問題,獲評委認同。
第76屆德國紐倫堡國際發明展有30個國家地區的500多個發明項目參加,中國展團有96個項目,按不同技術類型分類角逐,當中廣州祈福英語實驗學校科技組以「低風速啟動垂直風力發電裝置」奪得能源環保類的青少年組金獎,該項目同時獲沙特阿齊茲國王大學頒發傑出創新金獎。
解決低風速無法啟動發電機難題
該校教師鄧九貴稱,本次獲獎項目從3年前已開始研究,選此題材因「環保能源是世界新趨勢,在歐洲尤其受到關注」。
他解釋,主流應用的水平軸風力發電機佔地廣,但對風力及風向有要求,非所有地方都適宜建設,「像廣東和香港沿海的風力較大才可以,但全世界多數地方常年只有微風」。
另一方面,垂直軸風力發電機佔地小,對風向沒要求,但啟動性能差,特別是常用的Darrieus式Φ形風輪完全沒有自行啟動能力,而同學研究的「低風速啟動垂直風力發電裝置」透過改進雙速飛輪形成啟動推力,令垂直軸風力裝置於一至二級微風下也可啟動發電機,解決關鍵問題。
團隊成員之一17歲香港學生蔡子睿說,設計靈感源於一名同學看紀錄片時,看到大船進入港口要由小船拖動,於是想到由小型水平葉片帶動大型垂直葉片。鄧老師指出,雖然原理不難明白,但要找到合適材料,計算尺寸、重量、轉速、功率等卻非易事,每一個細節的打磨都可能要花上四五個月。他稱讚同學很有團隊精神,且動手能力強,用市面上可買到的簡單材料反覆試驗。蔡子睿負責選定葉片,他說太輕的容易損牷A厚的則會太重而難以轉動,「只能靠一個個裝上去試,又要輕、又要受力好,摩擦力還要小,大概試了幾個月,最後選了現在這種」。
葉片燈具 逐樣材質測試
另一港生16歲的黃勤恭負責調試發電裝置的LED燈,換過好幾種燈具,後來發現30W的燈珠效果最佳。
他稱,「低風速啟動垂直風力發電裝置」佔地小,安裝不會很麻煩,可供家庭使用,或放置於樓頂、船舶。
他續說,於德國紐倫堡發明展看到其他能源類設計,有個裝置是用鋼絲懸吊於兩幢高樓之間,利用大廈間的「穿堂風」發電,但他認為大風時電機擺動會有墜落危險,鋼絲亦會對建築物產生拉力,這個裝置後來獲得銅獎,黃勤恭笑道「還是我們的設計好一點」。
獲得德國發明展金獎後,「低風速啟動垂直風力發電裝置」將再改進升級,接茩u瑞士日內瓦國際發明展,冀再獲殊榮。已高三(中六)的蔡子睿對地理、地質感興趣,未來想返港升學,港大、理大或科大都是心儀目標。仍在讀高二的黃勤恭亦有同樣願望,但希望修讀IT工程類專業,「我平時愛打遊戲,對硬件的工作原理很感興趣,也懂自己裝機。我們國家的芯片落後於人,讀這個專業也想為國家做點貢獻」。