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[[分類:動手學科學/物質科學Ⅲ]]
簡單家用儲能設備——課程設計

=== 目的 ===
#理解能源儲存與供電的基本概念：學習電能如何儲存與釋放，認識家用儲能設備的應用。
#動手實作微型儲能系統：組裝並測試太陽能發電與蓄電裝置，建立基礎電學與能源轉換的概念。
#探討能源自主與防災應用：了解微電網如何在災害時提供緊急電力，思考儲能系統在未來生活中的可能性。
=== 原理 ===
#電能儲存與轉換
#*利用太陽能光電板將光能轉換為直流電（DC）。
#*透過控制器調節輸入電壓，保護電池並確保穩定充電。
#*鋰鐵電池（或其他安全儲能設備）用於儲存電能，以供日後使用。
#*逆變器將直流電（DC）轉換為交流電（AC），提供給家用電器使用。
#微電網與獨立供電
#*當主電網供電正常時，儲能系統可與電網並聯，協助負載平衡，減少耗電成本。
#*當停電或災害發生時，儲能系統可轉換為獨立供電模式，確保基本用電需求（如照明、通訊設備）。
===場地===
*科教館B1R04教室。
*科教館旁停車場。 
=== 材料準備 ===
#太陽能光電板（50W 以上）——提供再生能源輸入
#太陽能充電控制器——管理電流，防止過充/過放
#儲能電池（鋰鐵電池或鉛酸電池，12V 以上）——存儲電能
#逆變器（300W 以上，DC 轉 AC）——提供家用電力輸出
=== 活動流程 ===
#基礎概念講解
#簡單儲能系統演示
#應用與討論
#*可模擬災害情境，測試設備是否能獨立供電
#*討論如何設計更完善的家用儲能系統
#*反思能源自主的重要性
=== 注意事項 ===
*電路安全：所有連接需確認正確，避免短路與過載。
*電池使用：避免過放電與過充，延長電池壽命。
*逆變器功率限制：不可超過逆變器的額定負載，避免損壞設備。
*戶外操作安全：太陽能板應避免潮濕與積塵影響效率。
*適當散熱：確保電池與逆變器的散熱環境，避免過熱。

==一、上次活動的討論==
*關於兩個禮拜前指派的，請分享你的觀察~
*是否還記得功率？
**要分辨是否為高功率電器最簡單的方式，就是看該電器能不能「即時產生熱能」。
**常見的耗電電器包括廚房裡的電鍋、烤箱、微波爐、洗碗機，高功率電器不能使用延長線，若不當使用，可能會引起火災。
===實作：電流熱效應===
*材料準備
**鋁箔紙1捲 (上次用的)
**電池 數顆 (盛暐帶上次用的)
**鱷魚夾 8個 (金電子可買)
*實驗步驟
*#將兩張鋁箔紙，一端剪成細條狀
*#利用鱷魚夾夾住未剪的一端
*#裝入電池後，將兩端細條狀的相互碰觸(也可以嘗試不同樣貌的細條)
**<span style="color:red">提醒：由於長時間碰觸會有高溫，請小心</span>
===電器的功率===
*這些電器那些屬於高功率？那些屬於低功率？
*關於一度電
**「度」就是家裡使用了多少電的計量單位，1度電=1000瓦(W)．1小時(Hr)=1千瓦小時(kWh)
**如果有顆50W的燈泡，一度電可以讓她亮多久？ Ans:20小時
*課題思考：你覺得一天需要多少電來用來維持基本生活？(先不考慮娛樂)
**根據大家蒐集的數據，幫你自己規劃一下，你要怎麼組合？(至少要有水、冰箱可以用)
==二、電力的長距離輸送==
*電的形式：分成直流電(愛迪生)與交流電(特斯拉)
**直流電(Direct Current,DC)：電流的方向為固定方向，不會隨時間的變化而產生改變，用圖形來表示就是一條直線。
**<img src="http://jendo.org/uploadFiles/跨校選修/205/DC.png" width=300px>
**交流電(Alternating Current,AC)：電流的方向會發生週期性變化，家庭用電大約是以每秒60次的頻率變動，用圖形來表示就是反覆曲線。
**<img src="http://jendo.org/uploadFiles/跨校選修/205/AC.png" width=300px>
===實作：電的觀察===
#開啟手機，切換至攝影模式。
#調整成240Hz模式。
#對著天花板的燈錄影，再觀看結果。
#改對著老師帶來的燈泡錄影，重複一次。
*<span style="color:red">本次實驗結果依手機狀況決定</span>
===電的儲存===
*由以上實驗可以知道，現今發電系統使用交流電，但是儲存需要存成直流電的形式
*整流器與逆變器
*整流器(英文：rectifier)，為電源供應器的一部份，是將交流電轉換成直流電的裝置或元件，屬於一種變流器。
*相反的，把直流電轉換為交流電的裝置稱之為「逆變器」，也是一種變流器。
===實作：橋式整流器===
*示波器 × 1 (各組共用，先接好先用)
*三用電表 × 4 (檢測輸入與輸出電壓，沒有也沒關係)
*麵包板 × 4 (上次購買的)  剪刀 × 4
*變壓器 × 4 (PT-12變壓器)  
*麵包板單芯線紅黑各1捲 (0.5mm) 10m (金電子)
*二極體 1N4007 × 16
*電阻 1kΩ × 4
<img src="http://jendo.org/uploadFiles/跨校選修/205/橋式整流.png" width=300px>

===參考資料===
*逆變器
**[https://www.youtube.com/watch?v=CeNgukAYjYQ 均一平台-直流電交流電介紹]
***可以講解的小活動 電流熱效應 電流越大，造成的熱損失越多
**[https://www.youtube.com/watch?v=6soNXK9Hkjw 演示影片] 
***影片中我們可以用不同寬度的鋁箔紙模擬電流大小，甚至可能燒起來
**因不想讓電流熱損耗太多，所以電流需要小。功率是電流乘上電壓，所以就需要很高的電壓。
**目前直流交流並沒有明顯的優缺點。


*整流器與逆變器原理
**[https://www.youtube.com/watch?v=NVtseaP37a0 什么是 “整流器” ？| AC 转 DC | 工作原理及实际应用]
**[https://www.youtube.com/watch?v=FZ_pRgHQsxA  2分钟看懂逆变器，外婆看了都说行！【库说电路】]

*可行實驗:
**用手機慢動作拍攝日光燈管，看到明暗轉換

==三、離峰與尖峰電價差==
===(一)當前電價：===
*120度以下部分 	每 度 	1.68元
*121~330度部分 	每 度 	2.45元
*331~500度部分 	每 度 	3.70元
*501~700度部分 	每 度 	5.04元
*701~1000度部分 	每 度 	6.24元
*1001度以上部分 	每 度 	8.46元
===(二)時間電價：===
*以夏月為例，尖峰時間09:00~24:00電價為5.01元
*以夏月為例，離峰時間00:00~09:00電價為1.96元
*每月總度數超過2000度之部分 每度 加 1.02
*#1.以夏日用電700度以上的家庭來說，原先1度要價6.24元，透過時間電價，離峰時只要1.96元，算下來1度就差了4.28元。
*#2.問：如上題，每月用電1000度以上家庭，算下來1度差多少?
*#3.尖峰與離峰價差3.05元，

==四、磷酸鐵鋰電池==
===(一)深循環電池(鉛酸)===
二氧化鉛 / 硫酸鉛(介質) / 金屬鉛

===(二)鐵鋰電池===

==五、儲能設備同時支持「家庭電力備援」與「露營」(前 40 分鐘)==
===(一)移動到基河路396巷停車區===


===(二)參觀車用發電與儲能設備===

===(三)車用電池帶動吹風機===

===探究問題===
<details><summary>為何長距離輸送電力運用交流電？</summary>
<p></p>
<dl><dd>Ans: 因為這樣才能降低電流，減少功率的損耗，而逆變器(將直流電轉換為交流電的電力電子裝置)就變得很必要</dd></dl>
<p></p></details>
<details><summary>利用離峰與尖峰電價差，能怎麼「福國利民」？</summary>
<p></p>
<dl><dd>Ans: 利民：吸收投資設備的成本，可以有更多經費建置家用儲能設備(磷酸鐵鋰電池)<br/>福國：減少電廠的總量，減少對環境的影響，減少政府支出，讓國家運作更有彈性</dd></dl>
<p></p>
</details>
<details><summary>目前家用儲能設備每度成本多少？</summary>
<p></p>
<dl><dd>Ans: 目前電芯每度大約3000元，電池每度8000元。</dd></dl>
<p></p></details>
<details><summary>如何讓家用儲能設備同時支持「家庭電力備援」與「露營」？</summary>
<p></p>
<dl><dd>Ans: 讓設備增加可移動性，比如說改成行李箱或手提。</dd></dl>
<p></p></details>