Атмосферная энергетическая установка

Изобретение относится к области возобновляемой энергетики. Атмосферная энергетическая установка содержит удерживаемую с земли тросом-кабелем плавующую в воздухе ветроустановку с горизонтальной осью вращения, включающую наполненный гелием цилиндрический баллон, снабженный лопатками и осью, на концах которой расположены электрогенератор и стабилизаторы, выполненный из пленки и принимающий в результате надува гелием цилиндрическую форму баллон, внутри которого вдоль его диаметральной плоскости закреплена тонкопленочная солнечная батарея, образующая плоскость, при этом верхняя часть баллона прозрачная, к нижней части прикреплен груз в виде рейки, а на его торцах имеются диски с полуосями, которыми баллон крепится к оси ветроустановки с помощью тросов-кабелей, соединенных электрически с тонкопленочной солнечной батареей. Изобретение направлено на повышение мощности установки. 4 ил.

 

Изобретение относится к области возобновляемой энергетики, в частности к атмосферным энергетическим установкам, содержит удерживаемые с земли тросом-кабелем плавающие в воздухе ветроустановки, включающие наполненный гелием баллон.

Ветроэнергетика является одной из самых быстро развивающихся отраслей возобновляемой энергетики и составляет значительную часть энергетического баланса многих стран. Ветроустановки ставят в местах с большим ветровым потенциалом, однако количество таких мест на суше лимитировано, что ограничивает рост ветроэнергетики. Было предложено решение этой проблемы путем сооружения ветроустановок в море вдоль побережья. Однако такие установки стоят дорого и не везде есть морской берег с небольшими глубинами.

Относительно недавно был предложен другой способ решения проблемы лимитирующего фактора развития ветроэнергетики - освоение воздушного пространства. Для этого предполагается поднимать ветроустановку в воздух с помощью баллона, наполненного гелием или водородом. Благоприятным фактором для такого способа является рост ветрового потенциала с увеличением высоты.

Известна ветровая энергетическая установка Buoyant Airborne Turbine, созданная фирмой AltaerosEnergies (https://en.wikipedia.org/wiki/Airborne_wind_turbine). Установка содержит наполненный гелием баллон, выполненный из составленных вместе надувных колец, образующих усеченный конус, внутри которого расположено ветровое колесо, соединенное с электрогенератором. Баллон удерживается с земли тросом, в который вмонтирован кабель, соединенный с генератором установки, по которому выработанная электроэнергия поступает потребителю.

Недостатком установки является малая мощность, что объясняется следующими причинами.

Мощность ветровых установок определяется размером ветрового колеса и генератора, а следовательно, их весом. Для того, чтобы поднять тяжелую ветроустановку большой мощности в воздух нужно использовать баллоны очень больших размеров, поскольку подъемная сила Архимеда в воздухе маленькая из-за его небольшой плотности. Одним из способов повышения мощности атмосферных ветроустановок может быть уменьшение веса составляющих их частей.

Наиболее близкой, принятой за прототип, является ветровая установка Magenn Air Rotor System (Kamini N. Shelke, Mohini D. Duraphe / International Journal of Engineering Research and Application (IJERA) ISSN: 2248-9622 www.ijera.com Vol. 2, Issue 6, November-December 2012, pp 1566-1568. Magenn Air Rotor System). Установка содержит наполненный гелием цилиндрический баллон, снабженный лопатками и осью вращения, на концах которой расположены электрогенератор и стабилизаторы. Плавающий в воздухе баллон удерживается соединенным с электрогенератором тросом-кабелем.

Установка работает следующим образом.

После заполнения баллона гелием он поднимается в воздух. Под действием ветра, который ударяет в находящиеся на баллоне лопатки, он начинает вращаться вокруг горизонтальной оси, перпендикулярной к направлению скорости ветра. Находящиеся на концах оси стабилизаторы удерживают баллон в горизонтальном направлении. Баллон приводит во вращение закрепленный на его оси электрогенератор. Вырабатываемое генератором электричество передается потребителю по тросу-кабелю, с помощью которого баллон удерживается с земли.

В данной установке уменьшение ее веса производится за счет того, что наполненный гелием баллон является ротором установки и выполняет функцию ветрового колеса. Недостатком установки является малая мощность вырабатываемой электроэнергии, которая определяется размерами баллона. Для увеличения мощности необходимо увеличивать размеры баллона, а при больших его размерах возникают проблемы с обеспечением большой скорости его вращения.

Задачей изобретения является увеличение мощности атмосферных энергетических установок.

Техническим результатом является большая мощность атмосферных энергетических установок.

Технический результат достигается тем, что в атмосферную энергетическую установку, содержащую удерживаемую с земли тросом-кабелем плавающую в воздухе ветроустановку с горизонтальной осью вращения, включающую наполненный гелием цилиндрический баллон, снабженный лопатками и осью, на концах которой расположены электрогенератор и стабилизаторы, вводится выполненный из пленки и принимающий в результате надува гелием цилиндрическую форму баллон, внутри которого вдоль его диаметральной плоскости закреплена тонкопленочная солнечная батарея, при этом верхняя часть баллона прозрачная, к нижней части прикреплен груз в виде рейки, а на его торцах имеются диски с полуосями, которыми баллон крепится к оси ветроустановки с помощью тросов-кабелей, соединенных электрически с тонкопленочной солнечной панелью.

Формирование выполненного из пленки в результате надува гелием цилиндрического баллона и закрепление вдоль его диаметральной плоскости тонкопленочной солнечной батареи позволяет сформировать из нее рабочую плоскость преобразователя солнечной энергии с минимальным весом.

Крепление надуваемого гелием цилиндрического баллона к оси ветроустановки и прикрепление груза в виде рейки к нижней части цилиндрического баллона позволяет постоянно удерживать сформированную из тонкопленочной солнечной батареи плоскость в горизонтальном положении для эффективного преобразования энергии солнечного излучения.

Введение в установку надуваемого гелием цилиндрического баллона с прозрачным верхом, вдоль диаметральной плоскости которого закреплена тонкопленочная солнечная батарея, позволяет увеличить мощность атмосферной энергетической установки за счет преобразования энергии солнечного излучения.

Изобретение поясняется схемами, представленными на фиг. 1, а), б) и фиг. 2, а), б). На фиг. 1,а) представлен ротор ветроустановки, включающий наполненный гелием цилиндрический баллон 1, алюминиевые лопатки 2, в которые ударяет воздушный поток и заставляет вращаться баллон на горизонтальной оси 3, на концах которой закреплены электрогенератор 4 и стабилизаторы 5, удерживающие ось 3 в горизонтальном положении. На фиг. 1,б) представлена схема крепления ротора ветроустановки с земли с помощью троса-кабеля 6, по которому выработанная электрогенератором 4 электроэнергия передается потребителю. На этой же схеме показано крепление надуваемого гелием цилиндрического баллона 7 к оси 3 ротора ветроустановки с помощью тросов-кабелей 8 и 9.

Вид баллона 7 спереди показан на фиг. 2,а), а вид сбоку - на фиг. 2,б). Баллон 7 выполнен из пленки и в результате надува гелием принимает форму цилиндра. Вдоль его диаметральной плоскости закреплена тонкопленочная солнечная батарея 10. При надувании баллона 7 из тонкопленочной солнечной батареи формируется плоскость, которая может ориентироваться в пространстве для эффективного преобразования энергии солнечного излучения. С помощью надува баллону 7 придается необходимая жесткость, при которой с ним можно обращаться как с твердым объектом. Верх баллона 7 прозрачный, а к нижней его части прикреплен груз в виде рейки 11. На концах баллона 7 находятся торцевые диски 12 и 13 с полуосями, за которые с помощью тросов-кабелей 8 и 9 цилиндр 7 крепится к оси 3 ветроустановки. На полуосях торцевых дисков 12 и 13 под действием веса в виде рейки 11 баллон 7 поворачивается так, что нормаль к плоскости, сформированная тонкопленочной солнечной батареей 10, будет всегда направлена вертикально вверх для эффективного преобразования энергии солнечного излучения.

Установка работает следующим образом.

Вначале надувают выполненный из пленки баллон 7, затем наполняют гелием цилиндрический баллон 1 ветроустановки. После этого с помощью тросов-кабелей 8 и 9 баллон 7 прикрепляют к концам оси 3, к которым также крепится трос-кабель 6. Под действием подъемной силы Архимеда система поднимается вверх на нужную высоту и удерживается на ней тросом-кабелем 6. Под действием ветра цилиндрический баллон 1 и закрепленный на его оси электрогенератор 4 начинают вращаться, вырабатывая электроэнергию, которая по тросу-кабелю 6 передается потребителю. В дневное время с помощью тонкопленочной солнечной батареи, находящейся в диаметральной плоскости цилиндрического баллона 7, энергия солнечного излучения преобразуется в электричество, которое по тросам-кабелям 8, 9 и 6 передается потребителю.

Атмосферная ветроустановка Magenn Air Rotor System была опробована на Аляске и показала работоспособность. Прикрепление к ней надуваемого гелием цилиндрического баллона с встроенной в него тонкопленочной солнечной батареей, преобразующей энергию солнечного излучения в электричество, увеличит мощность атмосферной энергетической установки.

Атмосферная энергетическая установка, содержащая удерживаемую с земли тросом-кабелем плавующую в воздухе ветроустановку с горизонтальной осью вращения, включающую наполненный гелием цилиндрический баллон, снабженный лопатками и осью, на концах которой расположены электрогенератор и стабилизаторы, отличающаюся тем, что в нее введен выполненный из пленки и принимающий в результате надува гелием цилиндрическую форму баллон, внутри которого вдоль его диаметральной плоскости закреплена тонкопленочная солнечная батарея, образующая плоскость, при этом верхняя часть баллона прозрачная, к нижней части прикреплен груз в виде рейки, а на его торцах имеются диски с полуосями, которыми баллон крепится к оси ветроустановки с помощью тросов-кабелей, соединенных электрически с тонкопленочной солнечной батареей.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электротехнике. Солнечный модуль (1) с множеством пластинчатых солнечных панелей (2), установленных с возможностью вращения на общей оси (18) между первым положением, в котором они конгруэнтно располагаются друг над другом, и вторым положением, в котором они в раскрытом положении располагаются рядом друг с другом, причем у каждых двух смежных друг с другом солнечных панелей (2) расположенный со стороны оси концевой участок (2') одной солнечной панели (2) имеет захватный элемент (34, 42, 48) и расположенный со стороны оси концевой участок (2') другой солнечной панели (2) имеет два взаимодействующих с захватным элементом (34, 42, 48), расположенных в тангенциальном направлении на расстоянии друг от друга упора (36, 37, 47).

Настоящее изобретение относится к подвижному солнечному генератору для автономной и непрерывной подачи электроэнергии в транспортируемой системе автоматического или полуавтоматического складывания / раскладывания.

Изобретение относится к подаче электроэнергии к вспомогательному оборудованию транспортных средств. Система освещения грузового вагона железнодорожного подвижного состава включает в себя блок генерации электроэнергии, подключенный к рабочей воздушной магистрали грузового вагона.

Изобретение относится к области возобновляемых источников энергии: ветровой и солнечной энергетики. Солнечно-ветровая энергетическая установка содержит неподвижную платформу, на которой в подшипниковой опоре установлен вертикальный вращающийся вал, на верхнем конце которого жестко закреплена аэродинамическая конструкция с аэродинамическими лопастями; солнечные батареи с солнечными элементами, часть которых функционально соединена посредством электропроводов с обмоткой ротора электрогенератора, блоки преобразования напряжения и распределения электроэнергии потребителям.

Изобретение относится к области гелиотехники, в частности к солнечным модулям с концентраторами и фотоэлектрическими и тепловыми приемниками солнечного излучения.

Изобретение относится к области ветроэнергетики. Каскадный ветрогенератор содержит, по меньшей мере, наклонный воздуховод цилиндрической формы, в нижней части которого установлен нагреватель, к верхней части указанного воздуховода посредством изогнутого переходника присоединен горизонтально расположенный воздуховод, состоящий из отрезков труб цилиндрической формы различного диаметра, соединенных с возможностью форсирования воздушного потока через уменьшение сечения воздуховода, внутри горизонтального воздуховода соосно с ним установлены, по меньшей мере, две осевые турбины, каждая из которых подключена к своему электрогенератору.

Изобретение относится к нагревательной и электрогенерирующей установке, преобразующей энергию солнечного света. Установка на солнечной энергии включает раму заранее определенной площади, установленную на поверхности крыши и стены здания, множество монтируемых на указанной раме генераторов, предназначенных для улавливания солнечного излучения и преобразования его в электроэнергию, и устройство горячего водоснабжения, встроенное в раму и предназначенное для нагрева и подачи горячей воды за счет поглощаемого солнечного излучения, при этом устройство горячего водоснабжения включает водосборник малой емкости, установленный на крыше здания под генератором и предназначенный для сбора нагреваемой воды, водонагревательную трубку, соединенную с водосборником малой емкости, расположенную под ленточным солнечным коллектором и покрытую снаружи теплопоглощающей пленкой, а генератор включает корпус, ленточный солнечный коллектор, размещенный внутри корпуса, наружная поверхность которого покрыта солнечными фотоэлементами, приводной механизм, обеспечивающий тяговое усилие для разворачивания или сворачивания ленты солнечного коллектора, аккумуляторную батарею для накопления электричества, генерируемого солнечными элементами, и регулятор управления приводным механизмом.

Использование: в области электротехники и энергетики. Технический результат – обеспечение графика выработки электроэнергии, соответствующего графику нагрузки без слежения за перемещением солнца по небосклону.

Изобретение относится к теплоэлектроэнергетике и может быть использовано для прямой трансформации тепловой энергии в электрическую. Теплотрубная гелиотермоэлектростанция включает поддон с отверстием в днище, закрытый сверху крышкой, покрытой фотоэлементами, внутренняя сторона которой покрыта решеткой, выполненной из полос пористого материала, отверстие поддона соединено с верхним торцом заглушенной снизу вертикальной трубы, погруженной в грунт на глубину Н, в центре которой помещена подъемная труба, заполненная также пористым материалом, между верхним и нижним торцами подъемной трубы и нижним торцом вертикальной трубы и внутренней поверхностью крышки поддона устроены щели шириной ∆, пространство которых заполнено пористым материалом, внутри каждого гофра вертикальной трубы размещены вертикальные пазы длиной L, в которые вставлены вертикальные термоэлектрические преобразователи, в массиве которых помещена контурная арматура, состоящая из термоэмиссионных элементов.

Изобретение относится к строительным конструкциям со сборно/разборными частями, предназначенными для быстрого монтажа/демонтажа и транспортировки. Способ установки контейнерной электростанции с выносным оборудованием в местах ее использования включает установку контейнера и выносного оборудования, состоящего из солнечных панелей (СП) и ветроэлектрогенераторов (ВЭГ), устанавливаемых на контейнер, и СП и ВЭГ, устанавливаемых на винтовых сваях на некотором расстоянии от контейнера.

Использование: в области электротехники. Технический результат – повышение устойчивости работы сети.

Изобретение относится к области ветроэнергетики. Ветрогенератор, содержащий установленное на валу ветроколесо с лопастями и электрогенератор, причем лопасти ветроколеса оснащены энергоизлучателями, примыкающими непосредственно к поверхностям лопастей, на которые действует подъемная сила при обтекании лопастей ветропотоком и которые отделены от противолежащих поверхностей лопастей энергоизоляционными экранами.

Изобретение относится к ветряной турбине для электромобиля. Турбина для электромобиля состоит из вала, установленного вертикально, или горизонтально, или под углом, который с одной стороны снабжен диском, а с другой - связан с генератором, при этом на диске установлены лопасти, частично прикрывающие друг друга, при этом каждая лопасть состоит из балки, крепящейся на диск, на балке установлено верхнее крыло с помощью дуг, установленных с прикрыванием друг друга, начиная с конца лопасти, зафиксированных зажимными болтами и выполненных с возможностью вращения и изменения угла крыла по отношению к ветровому потоку, при этом ширина дуг равна ширине крыла в месте их установки, при этом та часть турбины, которая крутится против ветрового потока, выполнена с возможностью врезки в деталь электромобиля, на которую поступает ветровой поток, или закрыта направляющим крылом.

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат - суммирование механической энергии вращения со световой энергией с преобразованием полученной энергии в электрическую.

Изобретение относится к подаче электроэнергии к вспомогательному оборудованию транспортных средств. Система освещения грузового вагона железнодорожного подвижного состава включает в себя блок генерации электроэнергии, подключенный к рабочей воздушной магистрали грузового вагона.

Изобретение относится к области ветроэнергетики. Ветроустановка состоит из ветродвигателя, устройства, передающего вращение от ветроколеса ветродвигателя к исполнительному устройству, представляющему из себя механический нагреватель, в котором вследствие интенсивного перемешивания жидкости механическая энергия вращения ветроколеса преобразуется в тепловую энергию жидкости и ее пара и который состоит из закрепленной неподвижно герметичной цилиндрической емкости с установленными на ее внутренней цилиндрической поверхности перфорированными лопатками в виде полуцилиндров или частей полуцилиндров, обращенных вогнутыми сторонами в направлении, противоположном направлению вращения ротора, и из ротора, также цилиндрической формы, размещенного соосно с цилиндрической емкостью и с установленными на его наружной поверхности перфорированными лопатками, тоже в виде полуцилиндров или частей полуцилиндров, обращенными своими вогнутыми сторонами в сторону вращения ротора.

Изобретение относится к индукторным сегментным генераторам. Генератор индукторный содержит роторные элементы с валом, статор, элементы крепления и подшипники.

Изобретение относится к области возобновляемых источников энергии: ветровой и солнечной энергетики. Солнечно-ветровая энергетическая установка содержит неподвижную платформу, на которой в подшипниковой опоре установлен вертикальный вращающийся вал, на верхнем конце которого жестко закреплена аэродинамическая конструкция с аэродинамическими лопастями; солнечные батареи с солнечными элементами, часть которых функционально соединена посредством электропроводов с обмоткой ротора электрогенератора, блоки преобразования напряжения и распределения электроэнергии потребителям.

Ветроэнергетическая установка относится к области ветроэнергетики. Ветроэнергетическая установка, содержащая башню, поворотное основание, направляющий киль, статор, вращающееся колесо со втулкой и лопастями и ротор.

Изобретение относится к ветроэнергетике. Ветроколесо ветроэлектрогенератора сегментного типа содержит ступицу, спицы, обод, лопасти с устройством крепления к ободу.

Изобретение относится к ветряной турбине для электромобиля. Турбина для электромобиля состоит из вала, установленного вертикально, или горизонтально, или под углом, который с одной стороны снабжен диском, а с другой - связан с генератором, при этом на диске установлены лопасти, частично прикрывающие друг друга, при этом каждая лопасть состоит из балки, крепящейся на диск, на балке установлено верхнее крыло с помощью дуг, установленных с прикрыванием друг друга, начиная с конца лопасти, зафиксированных зажимными болтами и выполненных с возможностью вращения и изменения угла крыла по отношению к ветровому потоку, при этом ширина дуг равна ширине крыла в месте их установки, при этом та часть турбины, которая крутится против ветрового потока, выполнена с возможностью врезки в деталь электромобиля, на которую поступает ветровой поток, или закрыта направляющим крылом.

Изобретение относится к области возобновляемой энергетики. Атмосферная энергетическая установка содержит удерживаемую с земли тросом-кабелем плавующую в воздухе ветроустановку с горизонтальной осью вращения, включающую наполненный гелием цилиндрический баллон, снабженный лопатками и осью, на концах которой расположены электрогенератор и стабилизаторы, выполненный из пленки и принимающий в результате надува гелием цилиндрическую форму баллон, внутри которого вдоль его диаметральной плоскости закреплена тонкопленочная солнечная батарея, образующая плоскость, при этом верхняя часть баллона прозрачная, к нижней части прикреплен груз в виде рейки, а на его торцах имеются диски с полуосями, которыми баллон крепится к оси ветроустановки с помощью тросов-кабелей, соединенных электрически с тонкопленочной солнечной батареей. Изобретение направлено на повышение мощности установки. 4 ил.

Наверх