運用共振水波槽之海浪獵能器開發：觀念設計、系統動態分析與原型建置

在接受科技部補助的近期研究裡，我們曾拓展無閥流體驅動系統中「具有週期性激振源」，但「無特定流動方向規範裝置」的根本構想；針對一具有擺盪側壁的水波槽建立線性理論分析之數學模型，並分析當水波槽表面壓力 (或表面壓力之空間分布) 因外力 (例如拍岸海浪) 所致而週期性變化時的系統動態響應。在該模型系統中，我們還透過變速箱將水波槽之擺盪側壁與發電機組相連結，並將發電機組的系統動態也納入數學模型的考慮之中。經套用合乎現實狀況之參數，理論分析結果指出若在系統參數設計上使得水波槽與發電機組共構之自然振盪頻率接近外力振盪頻率，前述系統設計的潛在效能與現已實際建置之波浪能轉換器 (wave energy converters, 以下縮寫為 WEC; 例如在類似設計尺寸下可輸出 250 kW 的 LIMPET 系統) 相較並不稍遜，並且有可能可以超越之。因為前述新型 WEC 設計在先導研究中所顯出之競爭潛力，先前 (2016年) 我們便向科技部提出研究計畫，希望能把它實際開發出來；也很幸運地獲得第一年之經費補助。要言之，在該前導計畫執行期間裡，我們以系統可實現性為最高指導原則，修改前述模型系統的若干細部設計，試圖提出更為可行之創新 WEC 系統設計。配合這些設計變更，後續 (在未來年度研究規畫中) 我們也將修訂理論分析之數學模型，並進行線性動態響應分析 (必要時亦將非線性效應納入分析)；而後根據分析結果選定其中最具有後續開發價值之系統設計。接下來，我們預計先在實驗室中建置此創新 WEC 設計之原型，並且透過實驗來進行性能測試。倘若計畫執行順利，後續我們甚至可以開始思考實際 WEC 產品上市的技術問題，為我國再生能源技術發展做出一點貢獻。