Ветроэлектростанция

Изобретение относится к ветроэнергетике. Ветроэлектростанция включает опорную раму с расположенным на ней валом и лопастную систему, закрепленную на валу. Вал выполнен с возможностью вращения вокруг вертикальной оси и функционально соединен с электрогенератором. Опорная рама выполнена с возможностью крепления как минимум на трех радиально расположенных сооружениях. Площадь одной лопасти лопастной системы равна от 20 до 1000 м2. Ветроэлектростанция может включать дополнительные лопастные системы, расположенные на валу одна над другой. За счёт закрепления рамы между тремя радиально расположенными сооружениями достигается увеличение жесткости и прочности конструкции, что позволяет использовать лопастные системы с большей площадью лопастей и размещать несколько лопастных систем на одном валу. Создаваемый тремя радиально расположенными зданиями воздушный коридор позволяет формировать усиленные потоки ветра при любом его направлении. Изобретение направлено на повышение устойчивости, а также мощности ветроэлектростанции. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к ветроэнергетике и предназначено для преобразования кинетической энергии ветра в механическую энергию вращения лопастной системы с последующим ее преобразованием в электрическую энергию.

Из уровня техники известно техническое решение «Ветроэлектростанция», содержащая корпус и рабочий вал, установленный в корпусе с возможностью свободного вращения вокруг вертикальной оси, закрепленное на вале ветроколесо, выполненное в виде усеченного конуса, с лопастями, закрепленными вдоль образующих конуса. Корпус содержит стойку-кронштейн и основание (Патент РФ на полезную модель №155147, МПК F03D 3/06, F03D 11/00, опубл. 20.09.2015 г.).

Общими признаками приведенного решения и заявляемого решения являются:

- наличие рамы,

- наличие вала, закрепленного на раме с возможностью вращения вокруг вертикальной оси и функционально соединенного с электрогенератором,

- наличие ветроколеса, закрепленного на вале.

Отличительными признаками приведенного решения и заявляемого решения являются:

- выполнение рамы с возможностью закрепления между тремя радиально расположенными сооружениями.

Недостатком данного решения является низкая мощность ветроэлектростанции, так как предложенные конструкция корпуса и варианты закрепления вала и ветроколеса не обеспечивают жесткость конструкции и устойчивость ветроэлектростанции, достаточную для использования лопастных систем с большими площадями лопастей.

Из уровня техники известно техническое решение, выбранное в качестве наиболее близкого аналога, «СИРОТЫ БАШНЯ ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ», содержащее опорную конструкцию, вокруг которой расположено несколько вертикальных башен, кольцевую платформу, закрепленную с возможностью вращения вокруг вертикальной оси, и лопасти, размещенные на кольцевой платформе. Кольцевая платформа размещается на опорной конструкции в верхней ее части (Патент РФ на изобретение №2508470, МПК F03D 3/00, F03D 11/04, опубл. 27.02.2014).

Общими признаками приведенного решения и заявляемого решения являются:

- наличие рамы,

- наличие вала, закрепленного с возможностью вращения вокруг вертикальной оси и функционально соединенного с электрогенератором,

- наличие лопастей, закрепленных на кольцевой платформе.

Отличительными признаками приведенного решения и заявляемого решения являются:

- выполнение рамы с возможностью закрепления между тремя радиально расположенными сооружениями.

Недостатком данного решения является высокая материалоемкость конструкции ветроэлектростанции, так как для достижения высоты конструкции, где потенциал ветровой энергии становится наиболее эффективным и приближается практически к постоянному действию с весьма незначительными колебаниями, требуется сооружение конструкции с высотой, приближающейся к 200 м. И в то же время необходимо ограничить частоту вращения кольцевой платформы, для исключения колебательных нагрузок на всю конструкцию ветроэлектростанции.

Задача заявляемого решения состоит в преодолении недостатков известных решений и в создании ветроэлектростанции, обладающей высокой эффективностью и надежностью.

Технический результат заявляемого технического решения заключается в повышении эффективности работы ветроэлектростанции.

Заявляемый технический результат достигается тем, что в ветроэлектростанции, включающей как минимум одну опорную раму с расположенным на ней валом, выполненным с возможностью вращения вокруг вертикальной оси и функционально соединенным с электрогенератором, и лопастную систему, закрепленную на валу, согласно заявляемому решению опорная рама выполнена с возможностью крепления, как минимум, между тремя радиально расположенными сооружениями. Площадь одной лопасти лопастной системы выбирают из диапазона от 20 до 1000 м2. Ветроэлектростанция может включать дополнительные лопастные системы, расположенные на валу одна над другой. Лопасть лопастной системы может быть выполнена в форме, например, в форме паруса.

Вал ветроэлектростанции, закрепленный на опорной раме с возможностью вращения, конструктивно соединен с электрогенератором любым известным из уровня техники способом для передачи вращения, вызванного воздействием кинетической энергии ветра на лопасти лопастной системы, в механическую энергию вращения элементов электрогенератора для преобразования ее в электрическую энергию. При этом сам электрогенератор может быть как непосредственно связан с вращающимся валом, так и размещен отдельно с использованием известного способа передачи вращения. Вал может быть закреплен на раме любым известным способом, например, в двух точках - в верхней и нижней частях рамы.

Размещение опорной рамы между, как минимум, тремя радиально расположенными сооружениями с закреплением вала к опорной раме обеспечивает устойчивость и надежность всей конструкции, что позволяет использовать лопастные системы с большими параметрами, например, площадь одной лопасти от 20 до 1000 м2, что уменьшая колебательные нагрузки на конструкцию ветроэлектростанции, одновременно увеличивая эффективность ее работы и повышая мощность.

Более того, закрепление опорной рамы между, как минимум, тремя радиально расположенными обтекаемыми сооружениями позволяет увеличить эффективность работы ветроэлектростанции, так как создаваемый тремя радиально расположенными сооружениями воздушный коридор позволяет формировать усиленные потоки ветра при любом его направлении для воздействия на лопастную систему даже на таких высотах ее размещения, где ветровые потоки еще не характеризуются постоянным действием.

В целях понимания заявляемого решения необходимо уточнить, что радиально расположенные сооружения означают сооружения, размещенные по направлению радиуса, относительно оси вращения вала и не ограничиваются таким вариантом размещения, когда все сооружения размещены на одинаковом расстоянии от оси вращения. Сооружения могут размещаться и на разных расстояниях от оси вращения вала.

Расчеты и созданные математические модели показали, что оптимальная высота зданий от 5 до 800 м, а высота расположения первой лопастной системы - 5-15 м. Лопастные системы могут располагаться на роторе одна над другой. Параметры и количество лопастных систем при таком расположении рассчитываются отдельно для конкретной высоты зданий.

Выполнение лопастной системы с вертикальной осью также увеличивает эффективность работы ветроэлектростанции и ее надежность, так как такое расположение лопастной системы при любых изменениях направления ветра будет одинаково хорошо воспринимать его кинетическую энергию, опорная рама, на которой такая система закреплена (как и вся конструкция ветроэлектростанции), будет испытывать меньшие нагрузки от потока ветра.

Дополнительно ветроэлектростанция может быть снабжена воздушным обтекателем, выполненным с возможностью перенаправлять попадающий в него воздушный поток, перенаправляя его в лопасти, таким образом увеличивая эффективность работы ветроэлектростанции. Воздушный обтекатель может быть закреплен на раме.

Суть заявляемого решения поясняется с помощью фигур, на которых представлен один из вариантов конструкции ветроэлектростанции.

На фиг. 1 представлен вид сверху.

На фиг. 2. представлен вид сбоку.

На фиг. 1 и 2 позиции имеют следующее обозначение: 1 - опорная рама, 2 - вал, 3 - лопастная система, 4 - обтекатель.

Использование заявляемого технического решения осуществляется следующим образом.

Возводят любым известным способам три сооружения, в частности, многоэтажных здания, выполненных в такой форме, которая позволяет потокам ветра плавно их обтекать. Сооружения могут быть размещены как на равном расстоянии друг от друга, так и на разных, таким образом, что между ними в центре образуется пространство для расположения ветроэлектростанции. Далее к каркасам сооружений в трех точках жестко крепят опорную раму (1) на заранее рассчитанной высоте, например, для 80 этажного здания высота расположения нижней лопастной системы может быть равна 8 метрам Затем на данной раме (1) крепят вал (2) с вертикальной осью вращения, функционально соединенный с электрогенератором. На валу (2) размещают лопастную систему (3). Параметры и количество лопастей рассчитывают, исходя из ветровых показателей местности, энергетических потребностей, высоты сооружений и т.д. Образованный тремя сооружениями воздушный коридор позволяет усиливать воздушные потоки любого направления ветра, которые, встречаясь с обтекаемыми частями, будут направляться в центральную часть, где расположена лопастная система (3), способная воспринимать кинетическую энергию ветра и, вращаясь, передавать движение на вал (2) и к электрогенератору, где происходит преобразование вращательной энергии в электрическую. Согласно математическим расчетам, данная ветроэлектростанция, содержащая 7-8 лопастных систем, расположенных одна над другой на валу, закрепленном на раме между 80 этажными зданиями, может обеспечивать потребности в электроэнергии трех 80 этажных зданий, вырабатывая не менее 7,5 МВт с каждой лопастной системы. К электрогенератору могут быть дополнительно подключены накопители электроэнергии. Дополнительно ветроэлектростанция может быть снабжена воздушным обтекателем (4), выполненным с возможностью перенаправлять попадающий в него воздушный поток, перенаправляя его в лопасти.

Представленные чертежи и описание конструкции не исчерпывают возможные варианты исполнения и не ограничивают каким-либо образом объем заявляемого технического решения. Возможны иные варианты исполнения в объеме заявляемой формулы.

1. Ветроэлектростанция, включающая как минимум одну опорную раму с расположенным на ней валом, выполненным с возможностью вращения вокруг вертикальной оси и функционально соединенным с электрогенератором, и лопастную систему, закрепленную на валу, отличающаяся тем, что опорная рама выполнена с возможностью крепления, как минимум, между тремя радиально расположенными сооружениями.

2. Ветроэлектростанция по п. 1, отличающаяся тем, что площадь одной лопасти лопастной системы равна от 20 до 1000 м2.

3. Ветроэлектростанция по п. 1, отличающаяся тем, что включает дополнительные лопастные системы, расположенные на валу одна над другой.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к альтернативной энергетике. Энергоустановка для преобразования энергии дождя или снега и ветра содержит миниатюрный генератор постоянного тока, каркас, на котором установлены желобчатый концентратор дождевой воды или снега с желобами, турбина с несколькими блоками ковшовых лопастей на валу, где каждый блок может автономно вращаться по часовой стрелке, вращая при этом вал, причем турбина устанавливается так, чтобы каждый блок лопастей располагался точно под соответствующим желобом концентратора дождевой воды или снега, концентратор ветра с установленными во входной части вертикальными перегородки, которые образуют каналы прохождения воздуха, количество которых совпадает с количеством блоков лопастей турбины, при этом каждый канал направляет воздух на свой блок лопастей, а также генератор пьезоэлектрический, установленный под концентратором дождевой воды или снега, причем концентратор ветра монтируется таким образом, что закрывает сверху установленную на каркасе турбину, оставляя пространство для прохождения воздуха и создавая сужение для усиления его напора, а вал турбины и вал генератора соединяются посредством магнитных муфт.

Изобретение относится к области ветроэнергетики. Аэроэнергостат наземно-генераторный содержит в составе воздухоплавательного модуля выполненные за одно целое аэростатную оболочку, крепежное базовое кольцо, прижатое к днищу оболочки меридианными лентами, опорную раму в плоскости, перпендикулярной ветру, к горизонтальной перекладине которой подвешена гондола с радиально-лопастной турбиной, ось вращения которой совпадает с направлением ветра, гибкий вал, привязные тросы, силовой блок из мультипликатора и генератора, свободно раскачивающийся внутри вертикальных стоек, причальную тумбу с расположенной на ней поворотной платформой с двумя соосными лебедками.

Изобретение относится к устройству для рекуперации кинетической энергии торможения высокоскоростных железнодорожных составов. Энергетическая установка на воздушном потоке содержит полый цилиндрический корпус, снабженный входным и выходным воздушными каналами и направляющими ребрами для закручивания воздушного потока, внутри которого размещен шнековый ротор, механически связанный с электрическим генератором, при этом в нее введен второй электрический генератор, причем торцы электрических генераторов жестко присоединены к торцам полого электрического корпуса, а оси их роторов соединены с осью шнекового ротора, входной и выходной воздушные каналы выполнены в виде отверстий в полом электрическом корпусе и накрыты снаружи подвижно закрепленными к верхней части корпуса секторами с магнитными защелками, бесконтактно взаимодействующими с дистанционно управляемыми электромагнитными деблокираторами.

Изобретение относится к устройствам автономного энергоснабжения маломощных потребителей. Устройство автономного энергоснабжения с модулем светового ограждения, содержащее, по меньшей мере, две солнечные панели из монокристаллических или поликристаллических фотогальванических модулей, ветрогенератор, по меньшей мере, одну аккумуляторную батарею, блок управления и контроля, состоящий из контроллера заряда аккумуляторной батареи с функцией отслеживания точки максимальной мощности и контроллера заряда аккумуляторной батареи широтно-импульсной модуляции и/или гибридного контроллера заряда аккумуляторной батареи, совмещающего функции контроллера заряда аккумуляторной батареи с функцией отслеживания точки максимальной мощности и контроллера заряда аккумуляторной батареи широтно-импульсной модуляции и позволяющего одновременно использовать ветрогенератор и фотогальванические модули, климатический модуль, исполнительный модуль светового ограждения, включающий модуль автоматики включения/отключения с возможностью подключения контроллера управления по GSM каналам и выносные сдвоенные заградительные огни.

Изобретение относится к ветроэнергетике. Сегментный ветроэлектрогенератор содержит трубостойку, сегментный статор и сегментный ротор в виде ветроколеса с лопастями, вращающееся основание.

Изобретение относится к ветроэнергетике. Ротор сегментного ветроэлектрогенератора содержит ступицу, лопасти, ферромагнитные элементы, установленные на дугах, уголки крепления к ступице лопастей.

Изобретение относится к ветроэнергетике. Парусная ветроустановка имеет подвижную мачту, пластинчатый рабочий парус с переменной парусностью, а также устройство вторичного преобразования энергии.

Изобретение относится к области водоснабжения населения, а также очистки технологических вод предприятий, сточных вод и может быть использовано в пищевой промышленности.

Изобретение относится к системе и способу преобразования воздушного потока от воздушного летательного аппарата в электрическую энергию. Система для выработки энергии из воздушного потока, образованного воздушным летательным аппаратом, содержащая: одну или большее количество ветровых турбин (100), выполненных с возможностью выработки электрической энергии путем захвата воздушного потока, образованного воздушным летательным аппаратом, причем каждая ветровая турбина из одной или большего количества ветровых турбин (100) содержит: ротор (302), установленный с возможностью вращения вокруг оси (305); множество лопастей (304), которые соединены с ротором (302); и контроллер (216), выполненный с возможностью: получения индикаторного сигнала том, что воздушный летательный аппарат готовится к взлету или готовится к посадке; и регулировки одного или большего количества параметров указанных одной или большего количества ветровых турбин на основе индикаторного сигнала о том, что воздушный летательный аппарат готовится к взлету или готовится к посадке; а система дополнительно содержит кожух (308), выполненный с возможностью отклонять нежелательный воздушный поток (406, 506) и/или направлять воздушный поток (404, 504), образованный воздушным летательным аппаратом, для приложения дополнительного усилия к ротору (302); причем регулировка одного или большего количества параметров одной или большего количества ветровых турбин (100) включает регулировку положения кожуха (308).

Изобретение относится к области ветро-гидро-энергетики. Модуль выработки электроэнергии, включающий ось, на которой установлены вращающиеся втулки с прикрепленным к ним ветровым колесом, ротор и статор электрогенератора, дополнительно снабжен гидроколесом, на наружной цилиндрической поверхности которого закреплены лопасти, ось выполнена полой, статор электрогенератора герметично закреплен на оси, вращающиеся втулки установлены на оси по обе стороны от статора, на втулках закреплены охватывающий статор герметичный ротор и охватывающее ротор гидроколесо, на втулке, расположенной с противоположной от гидроколеса стороны оси, закреплено ветроколесо с лопастями, причем гидроколесо и ветроколесо установлены с возможностью демонтажа.

Изобретение относится к области ветроэнергетики. Лопасть ветротурбины с трансформирующимся профилем, включающая наконечник, выполненный в виде входной части, который изготовлен из плоских пластин, соединенных вертикальным шарниром, наконечник лопасти снабжен механизмом изменения расстояния между свободными концами плоских пластин наконечника, выполненным в виде двух тяг, каждая из которых шарнирно закреплена в двух точках - с плоской пластиной наконечника и с муфтой, свободно передвигающейся по направляющей штанге, соединяющей неподвижную часть стабилизирующей плоскости с вертикальным шарниром, расположенным во входной части наконечника, направляющая штанга снабжена отрегулированной пружиной, вставленной в телескопические цилиндры и соединяющей муфту со стопором, установленным на направляющей штанге, кроме того, муфта шарнирно соединена с дополнительной тягой, соединяющей ее с подвижной частью стабилизирующей плоскости.

Изобретение относится к ветроэнергетике. Ветродвигатель, содержащий ротор, установленный с возможностью вращения относительно вертикальной оси, поворотные жесткие лопасти, закрепленные на роторе ассиметрично относительно их осей вращения.

Изобретение относится к устройству для рекуперации кинетической энергии торможения высокоскоростных железнодорожных составов. Энергетическая установка на воздушном потоке содержит полый цилиндрический корпус, снабженный входным и выходным воздушными каналами и направляющими ребрами для закручивания воздушного потока, внутри которого размещен шнековый ротор, механически связанный с электрическим генератором, при этом в нее введен второй электрический генератор, причем торцы электрических генераторов жестко присоединены к торцам полого электрического корпуса, а оси их роторов соединены с осью шнекового ротора, входной и выходной воздушные каналы выполнены в виде отверстий в полом электрическом корпусе и накрыты снаружи подвижно закрепленными к верхней части корпуса секторами с магнитными защелками, бесконтактно взаимодействующими с дистанционно управляемыми электромагнитными деблокираторами.

Изобретение относится к области. Вертикальный ротор ветроводяного двигателя, состоит из: ступицы, включающей в себя узлы крепления спиц из состава упомянутых ниже спицевых наборов, соединительный фрагмент или фрагменты, соединяющие узлы крепления между собой, не менее двух вертикально вытянутых лопастей, не менее двух спицевых наборов, состоящих из двух или более спиц, имеющих крыльевой профиль, соединяющих указанную ступицу с указанными вертикальными лопастями.

Изобретение относится к области ветроэнергетики. Лопасть ветротурбины с изменяющимися размерами, включающая наконечник, который изготовлен из плоских пластин, соединенных шарниром.

Изобретение относится к области ветроэнергетики. Лопасть ветротурбины с изменяющимися габаритами включает наконечник, который изготовлен из плоских пластин, соединенных шарниром, наконечник снабжен отрегулированными пружинами, вставленными в телескопические цилиндры, которые закреплены шарнирами к плоским пластинам с одного конца и к стопору, находящемуся на оси симметрии наконечника, с другого конца.

Изобретение относится к области ветро-гидро-энергетики. Модуль выработки электроэнергии, включающий ось, на которой установлены вращающиеся втулки с прикрепленным к ним ветровым колесом, ротор и статор электрогенератора, дополнительно снабжен гидроколесом, на наружной цилиндрической поверхности которого закреплены лопасти, ось выполнена полой, статор электрогенератора герметично закреплен на оси, вращающиеся втулки установлены на оси по обе стороны от статора, на втулках закреплены охватывающий статор герметичный ротор и охватывающее ротор гидроколесо, на втулке, расположенной с противоположной от гидроколеса стороны оси, закреплено ветроколесо с лопастями, причем гидроколесо и ветроколесо установлены с возможностью демонтажа.

Изобретение относится к области энергетического машиностроения при сооружении электростанций на потоках воды или воздуха. Шаровой ортогональный энергетический агрегат для круглого в поперечном сечении канала содержит ортогональную турбину с изогнутыми вдоль сферической поверхности лопастями, концы которых с каждой стороны закреплены в ступице, и электрогенератор, при этом каждая ступица соединена с валом или со своим концевым полувалом, вал электрогенератора соединен с валом или с полувалом ортогональной турбины, при этом полувалы ортогональной турбины расположены вдоль одной оси вращения, ориентированной поперек потока, набегающего на ортогональную турбину, лопасти выполнены по винтовой линии, концевые участки каждой лопасти имеют в поперечном сечении профиль лопасти активной турбины, средняя часть каждой лопасти выполнена в поперечном сечении с аэродинамическим профилем, а в месте перехода одного профиля лопасти в другой и в центральной части лопасти установлены плоские тонкие выступы, перпендикулярные оси вращения ортогональной турбины.

Изобретение относится к области энергетического машиностроения. Ортогональный энергетический агрегат двойного действия содержит ортогональную турбину с одной или несколькими лопастями аэродинамического профиля, установленными посредством траверс на концевых полувалах, и электрогенератор, вал которого соединен с одним из полувалов ортогональной турбины, при этом полувалы расположены соосно, а лопасти и оси полувалов ориентированы поперек потока, набегающего на ортогональную турбину, при этом каждая лопасть, выполненная с аэродинамическим профилем, снабжена симметрично относительно оси вращения указанной лопасти лопастью с профилем лопасти активной турбины, также ориентированной поперек потока, набегающего на ортогональную турбину, и расположенную от оси вращения лопасти, выполненной с аэродинамическим профилем на расстоянии, составляющем от 0,35 до 0,5 от расстояния, на котором расположена от оси вращения лопасть с аэродинамическим профилем, причем все лопасти выполнены с выступающими над наружной поверхностью лопастей перегородками, ориентированными перпендикулярно оси вращения ортогональной турбины.

Изобретение относится к ветроэнергетике. Карусельное ветроколесо содержит лопасти и демпферы, расположенные между двумя плоскостями, на которых закреплены лопасти с возможностью поворота вокруг оси.

Изобретение относится к ветроэнергетике. Ветроэлектростанция включает опорную раму с расположенным на ней валом и лопастную систему, закрепленную на валу. Вал выполнен с возможностью вращения вокруг вертикальной оси и функционально соединен с электрогенератором. Опорная рама выполнена с возможностью крепления как минимум на трех радиально расположенных сооружениях. Площадь одной лопасти лопастной системы равна от 20 до 1000 м2. Ветроэлектростанция может включать дополнительные лопастные системы, расположенные на валу одна над другой. За счёт закрепления рамы между тремя радиально расположенными сооружениями достигается увеличение жесткости и прочности конструкции, что позволяет использовать лопастные системы с большей площадью лопастей и размещать несколько лопастных систем на одном валу. Создаваемый тремя радиально расположенными зданиями воздушный коридор позволяет формировать усиленные потоки ветра при любом его направлении. Изобретение направлено на повышение устойчивости, а также мощности ветроэлектростанции. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Наверх