用以收集以及存儲大氣靜態電能的能量存儲系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型披露一種用以收集以及存儲大氣靜態電能的能量存儲系統，包括：一主控制臺、一具有一機身可漂浮于空中的能量存儲元件、一收集單元以及一存儲模塊。主控制臺可無線通訊能量存儲元件，以控制能量存儲元件的移動。收集單元建置于機身的外表面以收集存于大氣中的靜態電能。存儲模塊建置于機身中，包括至少一磁電容元件。磁電容元件具有一第一磁性區、一第二磁性區以及配置于第一磁性區及第二磁性區之間的一介電區。介電區具有存儲電能的作用，且具有至少10埃的厚度，以避免電能的泄漏。其中收集單元收集的靜態電能被傳送至磁電容元件進行存儲。
【專利說明】用以收集以及存儲大氣靜態電能的能量存儲系統
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種能量存儲系統，且特別是涉及一種大氣靜態電能(staticElectrical Energy)的存儲系統。
【背景技術】
[0002]多年以來，人類一直設法找尋一種高效率、不昂貴，且更不會污染環境而可達到友善環境目的的能量來源，并應用于日常生活中。
[0003]在地球上，有大量的電能存于大氣中以及閃電現象中。一次閃電可釋放約101°等級的焦耳能量，一種收集閃電所釋放出能量的技術已被提出。其中此能量約有IO12瓦特。然而，閃電所釋放出的能量僅占大氣靜態電能中的一小部分，有大量持續的靜態電能日以繼夜的于地球表面流動，因此如何收集以及存儲這些靜態電能即成為工程師追求的目標。
實用新型內容
[0004]本實用新型的一方面提供一種能量存儲系統，用以收集以及存儲大氣中的靜態電能。在一實施例中，此收集以及存儲大氣中靜態電能的能量存儲系統包括:一主控制臺、一具有一機身且漂浮于空中的能量存儲元件、一收集單元以及一存儲模塊。主控制臺可與能量存儲元件進行無線通訊，以控制能量存儲元件于空中的移動。收集單元建置于機身的外表面，用以收集存于大氣中的靜態電能。存儲模塊建置于機身中，存儲模塊包括至少一磁電容元件。磁電容元件進一步具有一第一磁性區、一第二磁性區以及配置于第一磁性區及第二磁性區之間的一介電區。介電區具有存儲電能的作用，且具有至少10埃的厚度，以避免電能的泄漏。其中收集單元所收集的靜態電能會被傳送至磁電容元件以進行存儲。
[0005]在一實施例中，介電區的厚度為至少10埃，至少100埃或100埃。
[0006]在一實施例中,此機身的兩端其中之一具有一尖端。
[0007]在一實施例中，能量存儲元件的漂浮海拔高度約為1000米至8000米。
[0008]在一實施例中，一導線耦接此收集單元以將此收集單元所收集的靜電傳送至磁電容元件。
[0009]在一實施例中，一切換元件設置于此導線以及此磁電容元件間。
[0010]在一實施例中，一控制元件被建置于機身中，以控制能量存儲元件于空中的移動。此控制元件具有一無線通訊系統可與主控制臺無線通訊，此控制元件進一步包括一檢測元件，用以檢測磁電容元件的充電狀態，當此磁電容元件的充電狀態為充滿狀態時，主控制臺控制此控制元件發出一控制信號給切換元件，以將導線與磁電容元件間的連接切斷。
[0011 ] 在一實施例中，一抬起元件被建置于機身中，其中此抬起元件包括一個或多個氣球，這些氣球被填充比空氣輕的氣體來產生一抬起力，使得能量存儲元件可漂浮于空氣中。
[0012]在一實施例中，收集單元進一步包括多個收集棒建置于機身的外表面，且向大氣的方向凸出。
[0013]在一實施例中，存儲模塊進一步包括形成于一基板上的多個磁電容，這些磁電容以并聯的方式連接在一起。此基板進一步包括一第一連接器以及一第二連接器，此靜態電能經由第一連接器對這些磁電容元件進行充電，以及這些磁電容元件經由第二連接器將存儲的靜態電能供應給一外部元件。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1為繪示根據本實用新型一較佳實施例的收集以及存儲靜態電能的一系統示意圖。
[0015]圖2為繪示根據本實用新型一較佳實施例的具有一機身且可漂浮于空中的能量存儲元件示意圖。
[0016]圖3為繪示根據本實用新型一較佳實施例用以存儲靜態電能的磁電容元件示意圖。
[0017]圖4為繪示根據本實用新型一較佳實施例建置于一基板上，并用以存儲靜態電能的多個磁電容元件示意圖。
【具體實施方式】
[0018]有關本實用新型的前述及其它技術內容、特點與功效，在以下配合參考附圖的較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。在本實用新型被詳細描述以前，要注意的是，在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。
[0019]圖1為繪示根據本實用新型一較佳實施例的收集以及存儲靜態電能的一系統示意圖。靜態電能存儲系統100，包括:一個或多個具有一機身且可漂浮于空中的能量存儲元件(airborne energy harvester, AEH) 101 以及一主控制臺(control station) 102。在一實施例中，此主控制臺102為一行駛工具，例如汽車，在其它的實施例中，此主控制臺102可為一船、一火車、一牽引卡車或是一飛機。而能量存儲元件101可為一可遠程遙控的漂浮裝置，其中具有一輕量由磁電容元件組成的能量存儲模塊。其中，主控制臺102可遠程控制此能量存儲元件101的移動,例如,包括但不限制控制此能量存儲元件101左右轉動,傾斜或滾動。能量存儲元件101將盤旋于發生閃電機率高的高空區域中。
[0020]圖2為繪示根據本實用新型一較佳實施例的具有一機身且可漂浮于空中的能量存儲元件示意圖。能量存儲元件101包括:一個或多個收集單元,在一實施例中，收集單元為收集棒(rod) 1011>一存儲模塊(storage module) 1012、一控制兀件(controller) 1013以及一抬起元件(lift element) 1014。在一實施例中，此能量存儲元件101可以是一飛船(airship),包括一軟式小型飛船(blimp)、半硬式飛船(sem1-rigid airship)或是一硬式飛船(rigid airship)。其中此能量存儲元件101可具有一航空安定裝置(aerodynamicstabiIiwer)設置于機尾。能量存儲元件101進一步具有一機身1016。此機身1016的兩側邊1017和1018其中的一個或兩個具有一尖端形狀，在本實施例中，此機身的兩側邊1017和1018均形成尖端形狀。此尖端形狀將會造成大氣的靜電放電現象，并由此放電將靜態電能存儲于存儲模塊1012中。
[0021]收集棒1011建置于能量存儲兀件101的機身1016外表面,且朝向大氣的方向凸出。存儲模塊1012、控制元件1013以及抬起元件1014建置于能量存儲元件101的機身1016中。收集棒1011用以收集存于大氣中的靜態電能。導線1015耦接收集棒1011，用以將此收集棒1011所收集的靜電傳送至存儲模塊1012。在一實施例中，存儲模塊1012進一步包括一能量轉換裝置，用以將收集棒1011所收集的靜電進行轉換成為適合對存儲模塊1012進行充電的電壓。例如，將收集棒1011所收集的靜電進行降壓來對存儲模塊1012進行充電。
[0022]控制元件1013具有一監測以及控制系統，以讓一使用者可遠程監測以及控制能量存儲元件101。例如,一使用者可遠程控制控制元件1013,來遙控能量存儲元件101左右轉動，或是調整能量存儲元件101將盤旋的高度，或是中斷能量存儲模塊1012的充電程序。在一實施例中，能量存儲元件101將盤旋的高度，約為1000米至8000米，以最佳化靜態電能的收集。控制元件1013進一步具有一通訊系統10131，用以與主控制臺102無線通訊。控制元件1013進一步具有一檢測元件10132用以檢測存儲模塊1012的充電狀況。
[0023]在一實施例中，一信息流可于能量存儲元件101的控制元件1013以及主控制臺102間進行傳送，其中此信息流包括，但不限制于，存儲模塊1012的充電狀況以及能量存儲元件101的盤旋高度。在一實施例中，一切換元件10151設置于導線1015以及存儲模塊1012之間，當存儲模塊1012的充電狀態為充滿狀態時，主控制臺102控制此控制元件1013發出一控制信號給切換元件10151，以將導線1015與存儲模塊1012間的連接切斷。依此，收集棒1011所收集的靜態電能即無法再通過導線1015對存儲模塊1012進行充電。
[0024]抬起元件1014具有比空氣輕的特性，因此可產生一抬起力，使得能量存儲元件101可盤旋于大氣中。在一實施例中，抬起元件1014包括一個或多個氣球，這些氣球被填充比空氣輕的氣體來產生一抬起力，使得能量存儲元件101可漂浮于空氣中，其中填充的氣體例如為氦氣、氫氣或熱空氣，或其它比空氣還輕的氣體。
[0025]在一實施例中，存儲模塊1012是被封裝在一盒體中，且此盒體具有與周圍環境隔絕的一外殼，以確保存儲模塊1012不受外界環境污染。其中存儲模塊1012包括一個或多個磁電容元件200，磁電容元件200為一種使用巨磁阻效應的能量存儲元件，在相同尺寸下，磁電容元件200所形成的電容值可為標準電容元件的IO6-1O17倍。
[0026]圖3為繪示根據本實用新型一較佳實施例的用以存儲靜態電能的磁電容元件示意圖。此磁電容元件200具有一第一磁性區210、一第二磁性區220以及配置于第一磁性區210及第二磁性區220之間的一介電區230。介電區230為一層薄膜，并且系由介電材料所構成，介電材料如鈦酸鋇(BaTiO3)或二氧化鈦(TiO2)。介電區230具有存儲電能的作用，而第一磁性區210與第二磁性區220具有磁偶極子，通過安排第一磁性區210與第二磁性區220具有不同方向的磁偶極子時，可防止或降低電荷從介電區230脫離出來，因此具有防止或降低電能泄漏的作用。其中，介電區230具有至少10埃(AngstiOm)、至少100埃或100埃的厚度，以避免或降低電能的泄漏。
[0027]在另一實施例中，多個磁電容元件200可共同設置于一基板240上來形成本實用新型的存儲模塊1012，如圖4所示。這些磁電容元件200以并聯的方式連接，并耦接至連接器250和連接器253，其中連接器250形成于基板240上用以耦接導線1015，收集棒1011用以收集存于大氣中的靜態電能。導線1015耦接收集棒1011，用以將此收集棒1011所收集的靜電經由導線1015傳送至存儲模塊1012。連接器253也形成于基板240上，這些磁電容元件200經由連接器253可將存儲的靜態電能供應給一外部元件。此外，存儲模塊1012進一步包括一能量轉換裝置260，用以將收集棒1011所收集的靜電進行轉換成為適合對磁電容元件200進行充電的電壓。例如，將收集棒1011所收集的靜電進行降壓來對磁電容元件200進行充電。
[0028]在操作時，當一天氣預測適合收集大氣中的靜態電能，主控制臺102以及一個或多個能量存儲元件101會被移至一特定區域，然后一個或多個能量存儲元件101被施放至空中，并于一定的高度盤旋，并通過設置于能量存儲元件101機身1016外側的收集棒1011收集大氣中的靜電，來對設置于能量存儲元件101機身1016內的存儲模塊1012進行充電。
[0029]雖然本實用新型已以實施方式披露如上，然其并非用以限定本實用新型，任何本領域技術人員，在不脫離本實用新型的精神和范圍內，當可作各種更動與潤飾，因此本實用新型的保護范圍當視所附的權利要求書所界定的范圍為準。
【權利要求】
1.一種能量存儲系統，其特征在于，用以收集以及存儲大氣中的靜態電能，至少包括: 一主控制臺; 一具有一機身的能量存儲元件，其中所述能量存儲元件可漂浮于空中，所述主控制臺可與所述能量存儲元件進行無線通訊，以控制所述能量存儲元件于空中的移動； 一收集單元，其中所述收集單元建置于所述機身的外表面，用以收集存于大氣中的靜態電能；以及 一存儲模塊，其中所述存儲模塊建置于所述機身中，所述存儲模塊包括至少一磁電容元件，其中每一所述至少一磁電容元件包括: 一第一磁性區； 一第二磁性區；以及 一介電區，配置于所述第一磁性區以及所述第二磁性區之間，其中所述介電區具有存儲電能的作用，且具有至少10埃的厚度； 其中所述收集單元所收集的所述靜態電能會被傳送至所述至少一磁電容元件以進行存儲。
2.如權利要求1所述的能量存儲系統，其特征在于，所述介電區的厚度為至少100埃。
3.如權利要求1所述的能量存儲系統，其特征在于，所述機身的至少一側邊具有一尖端。
4.如權利要求1所述的能量存儲系統，其特征在于，一導線耦接所述收集單元以將所述收集單元所收集的所述靜態電能傳送至所述至少一磁電容元件。
5.如權利要求4所述的能量存儲系統，其特征在于，進一步包括一切換元件設置于所述導線以及所述至少一磁電容元件間。
6.如權利要求5所述的能量存儲系統，其特征在于，進一步包括一控制元件被建置于所述機身中，以控制所述能量存儲元件于空中的移動。
7.如權利要求6所述的能量存儲系統，其特征在于，所述控制元件進一步包括一無線通訊系統可與所述主控制臺無線通訊。
8.如權利要求6所述的能量存儲系統，其特征在于，所述控制元件進一步包括一檢測元件，用以檢測所述至少一磁電容元件的充電狀態。
9.如權利要求1所述的能量存儲系統，其特征在于，進一步包括一抬起元件，建置于所述機身中，其中所述抬起元件包括一個或多個氣球，所述氣球被填充比空氣輕的氣體來產生一抬起力，使得所述能量存儲元件可漂浮于空氣中。
10.如權利要求1所述的能量存儲系統，其特征在于，所述收集單元進一步包括多個收集棒建置于所述機身的外表面，且朝向大氣的方向凸出。
11.如權利要求1所述的能量存儲系統，其特征在于，所述存儲模塊進一步包括形成于一基板上的多個磁電容，所述磁電容以并聯的方式連接在一起。
12.如權利要求11所述的能量存儲系統，其特征在于，所述基板進一步包括一第一連接器以及一第二連接器，所述靜態電能經由所述第一連接器對所述磁電容元件進行充電，以及所述磁電容元件經由所述第二連接器將存儲的靜態電能供應給一外部元件。
13.如權利要求11所述的能量存儲系統，其特征在于，所述介電區的厚度為100埃。
【文檔編號】H02J15/00GK203774877SQ201320203779
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2013年4月22日 優先權日:2012年8月9日
【發明者】賴锜 申請人:北極光股份有限公司