水庫清淤製氫系統

它能做什麼

RDHPS是一個放在水庫中可清理淤泥減緩優養化並養殖衣藻產生氫能的設備系統。發現水庫淤泥淤積量大，優養化物質影響許多水庫，清淤流程投入大量成本。RDHPS分為四大槽體，分別為抽淤泥生物過濾槽、電滲析離子轉換槽、藻類養殖製氫槽、氫能暫儲槽。可將淤泥抽上之後透過生物濾池、電滲析模塊提煉出衣藻需要之營養素，衣藻可透過光脈衝使產氫酶作用有效產生氫能。太陽能板提供整體需要電力，衣藻、氫能高經濟產物可再賣出。RDHPS可持續清理水庫淤泥營養素再利用、解決水庫優養化降低水處理成本，具經濟環保效益。

你的靈感

| 議題背景 | 1. 水資源1/4來自水庫 人們依賴水庫用水，水資源用作農業、工業、生活使用。台灣每年需水量約為170億噸，水庫占23.7%。 2. 水庫淤積嚴重造成缺水 森林砍伐造成植被減少、水土保持降低，容易沖刷淤泥進水庫。台灣96座水庫蓄水量28.4億噸，底部的淤泥淤積量目前平均約為29.5%。淤積量並以一年一座水庫容量增加。水庫淤泥將影響水庫蓄水功能，使水庫容水量變小。 | 現況問題 | 1. 水庫淤泥影響水力發電 國際水力發電協會的「2020全球水力發電現況報告」顯示，水力發電為世界最大的再生能源。台灣25%水庫有水力發電的作用。但淤泥降低水壓，導致發電機組無法發揮出最大功率，影響水庫發電量。 2. 淤泥投入大量清理設備成本高 台灣石門水庫總淤積量約為1億立方公尺，要花費500億台幣，比蓋一個新水庫還貴。而一台卡車只能載運約12立方公尺的淤泥，每天只能清出2000噸。 3. 淤泥使優養化物質孳生影響水庫水質 聯合國環境規劃署的調查表明，全世界約有30%~40%的湖泊、水庫受到水體優養化的影響。因氮、磷等污染源排入，使水庫的營養源過多，藻類繁殖及擴散造成優養化。將影響淨水場的處理能力及效果，增加水處理成本，縮短水庫壽命。

怎樣運行的

| 解決方案 | 1. 抽淤泥生物過濾槽： -清理淤泥 -底層曝氣 -減少優養化物質 -降低水、淤泥處理成本 -太陽能發電 -促進水庫水力發電效果 2. 電滲析離子轉換槽 -純水排出 3. 藻類養殖製氫槽 -產生氫能 -過剩衣藻售出 4. 氫能暫儲槽 -氫氣能源售出

設計過程

| 系統運作 | 1. 抽淤泥生物過濾槽 (1) 抽淤泥 底部抽於設備具有罩子防止泥沙噴濺，同時給予底層曝氣，使底層水的溶氧增加，保持好氧狀況，以抑制底泥營養鹽的溶出，不形成優養化。流入口可篩選大顆粒物質。 (2) 生物過濾 兩個生物過濾槽為一組，分為厭氧池與好氧池，分解淤泥中有機物，將藻類所需營養素，如：氮、磷和微量元素送往下一池。 2. 電滲析離子轉換槽 (1) 離子交換 電滲析模塊中的電場作用下，含有氮、磷和微量元素的水流通過選擇性離子交換膜，使這些離子從水中分離。 (2) 濃縮 微量元素在濃縮室中累積，使濃縮室中的水富含營養元素。 (3) 淡化 被移除離子的水在淡化室去除過多微量元素，生成經過處理的清水。 3. 藻類養殖製氫槽 (1) 培育藻類 衣藻攝食氮、磷和微量元素。 (2) 製氫準備 啟動導電霧化玻璃，將衣藻養殖環境變暗。並形成密閉空間呈低氧環境。 (3) 聚光產氫 啟動上方聚光透鏡，利用燈泡或太陽光，形成強光脈衝照射衣藻，衣藻高效產生氫能可維持 8 小時。 (4) 賣出 養殖過剩衣藻賣出。 4. 氫能暫儲槽 (1) 加壓賣出 氫氣流入後，在槽中進行加壓儲存後賣出，作為發電能源使用。

怎麼不一樣？

| 循環設計 | 藻類與氫氣的循環： RDHPS養殖衣藻>產生氫氣>產生氫能>氫能售出>過剩衣藻售出>產生收入>用以維護設備，增加未來潔淨能源建設(能源、經濟效益) RDHPS>減少優養化物質產生>改善水質>提供潔淨水源>降低水處理成本(環境、經濟效益) 淤泥與發電的循環： RDHPS清理水庫淤泥>減少污染源>降低對環境的負面影響>降低淤泥處理成本(環境、經濟效益) RDHPS清理水庫淤泥>不使水位、水壓降低>促進水力發電>供民生與工業用電(環境、能源效益) RDHPS收集太陽能>供浮體推進及運作用電(能源效益)

未來計劃

| 未來計劃 | 目前我們已進行初步的藻類培育實驗，並透過透鏡測試聚光的可能性。未來，我們計畫進一步優化實驗流程，確立激光產生氫氣的可行性，並且諮詢專家建構四種槽體，製作能彼此連通運作的小型測試樣機，再嘗試透過AI演算法提升淤泥清理效率與製氫效能。

獎項