BG1899U1 - Вятърна енергийна система на самонивелираща се плаваща платформа - Google Patents
Вятърна енергийна система на самонивелираща се плаваща платформа Download PDFInfo
- Publication number
- BG1899U1 BG1899U1 BG002610U BG261013U BG1899U1 BG 1899 U1 BG1899 U1 BG 1899U1 BG 002610 U BG002610 U BG 002610U BG 261013 U BG261013 U BG 261013U BG 1899 U1 BG1899 U1 BG 1899U1
- Authority
- BG
- Bulgaria
- Prior art keywords
- base
- wind
- leveling
- self
- floating platform
- Prior art date
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
Landscapes
- Wind Motors (AREA)
Abstract
Вятърната енергийна система на самонивелираща се плаваща платформа е предназначена за електропроизводство за сметка на безплатната вятърна енергия. Тя е с вятърни турбини на понтонна платформа. Основните предимства на вятърната енергийна система на самонивелираща се плаваща платформа следват от олекотената, стабилна и автоматично самонивелиращата се платформа, поради което роторите на вятърните турбини винаги са оптимално ориентирани по вятъра, с което се постига значително по-висок електродобив и като краен резултат значително се намалява себестойността на произведената електроенергия. Вятърната енергийна система на самонивелираща се плаваща платформа включва основен стълб с фундамент (1), фиксиран към морското дъно, вятърни турбини (2), монтирани върху опорна конструкция (3), разположена около основния стълб с фундамент (1) и прикрепена с въжета (4) към него. Тя се характеризира с това, че краищата на всички въжета (4 и 5), през регулиращи устройства (7), са свързани към основния стълб с фундамент (1), като всяко регулиращо устройство (7) е свързано към съответен управленски извод на автоматичен програмируем нивелиращ блок (9).@
Description
Област на техниката
Настоящият полезен модел се отнася до вятърна енергийна система на самонивелираща се плаваща платформа, предназначена за електропроизводство за сметка на безплатната вятърна енергия. Тя е с вятърни турбини на понтонна платформа във водни условия.
Предшестващо състояние на техниката
Изчерпването на дефицитните горива, от които традиционно се произвежда енергия, както и екологичните вреди от изгарянето им, все повече налага увеличаване на относителния дял енергия, генерирана от вятърните турбини. Благодарение на сравнително постоянните и по-силни ветрове над водните пространства през последните години ускорено се изграждат вятърни паркове, главно в морските крайбрежни води. Над водните площи вятърната турбуленция е значително по-малка, от тази на сушата, поради липсата на каквито и да е профилни препятствия, каквито има и найравнинният терен. Турбуленцията увеличава механичните натоварвания на роторите на вятърните турбогенератори и оттам на цялата им конструкция. Това я оскъпява, намалява надеждността на турбогенераторите и скъсява техническият им живот. А пък самите лопати на вятърните турбини не са достатъчно енергийно ефективни при турбулентните ветрове. Затова гондолите на вятърните генератори все по-масово се монтират на стълбове с дънни фундаменти. Това са сравнително тежки и габаритни конструкции, които са скъпи, особено когато следва да устояват в агресивните морски условия, което значително оскъпява и инвестицията като цяло. От което пряко следва увеличена себестойност на генерирания ток от вятърните генератори.
Поради тази причина могат да се ползват понтонни плаващи платформи, както в морски условия, така и във вътрешни водоеми, върху които да се монтират вятърните турбини. Въздушните пространства над водните естествени и изкуствени езера и реките могат да се използват за производство на енергия от вятърни турбини, при което те не заемат земеделска или други земни площи. Такива технически решения имат облекчени строителни процедури, защото не е необходимо да се променя предназначението на земи, тъй като самите турбини са на закотвени понтонни платформи.
Едно познато техническо решение за водно базирани ветротурбини е представено в патентен документ на САЩ с номер Είδ 2012121340 (А1). Главен проблем за всеки закотвен понтон с вятърна турбина над него е необходимостта да се поддържа устойчивост и нивелация, за да поддържат турбината в приблизително вертикално положение. Този проблем е решен в посочения документ, като под платформата се монтира противотежест. Но нейната маса и габарит са много по-големи от масата и габаритите на надводната част на платформата заедно с турбините, където действа вятърния напор, защото под водата противотежестите олекват. Те оскъпяват, не само подводната, но и надводната част на платформата, поради необходимостта й от по-голяма конструктивна якост, за да поддържа подводните противотежести. Освен това, противотежестите могат само статично да противодействат на напора на вятъра. А при всяка промяна в неговата сила и посока, както и от водните вълни, се клати цялата платформа с турбината, което причинява непрекъснати знакопроменливи натоварвания на цялата структура. Затова описаното е едно недостатъчно технически ефективно решение, а понеже значително се утежнява и съответно оскъпява цялата структура, то е и икономически неизгодно.
Едно подобно техническо решение е известно от патентна публикация на Република Корея номер КК. 20120014657 (А). При него е предвидено повдигашо-спускащо устройство да регулира дълбочината на потапяне на противотежестта под платформата.
По-добро решение изглежда понтонна платформа, закотвена към дъното, която поддържа вятърна турбина на едно и също водно ниво. То е познато от патентен документ на САЩ номер ϋδ 2013127171 (А 1). Но последно описаното е очевидно неподходящо да се ползва в крайбрежни морски райони с приливи и отливи, или реки с променливи водни стоежи, където водното ниво непрекъснато се променя.
Упоменатите тук платформи, както и редица подобни на тях, се отнасят само за единични турбини, а не за многотурбинни ветроенергийни системи.
1899 Ш
От патентна публикация на Република Корея номер КК. 20120002184 (А) е известна вятърна енергийна система на самонивелираща се плаваща платформа, включваща основен стълб с фундамент, който е фиксиран към морското дъно, множество вятърни турбини, монтирани върху опорна конструкция, която е разположена около основния стълб с фундамент и прикрепена с въжета към него. При това техническо решение са избегнати всички проблеми с противотежестите под водата, както и са спестени фундаментите на стълбовете, поддържащи гондолите на вятърните генератори. Те са заменени от един фундамент със стълб и обща понтонна опорна конструкция за стълбовете на турбините, укрепена с описаните въжета около стълба с фундамент. Но тук има сериозен проблем с поддържането на нивелацията на тази обща понтонна конструкция, като се има предвид, че тя е под непрекъснатото въздействие на вълните, силата на вятъра и евентуално периодичните промени на водните нива, причинени от приливите и отливите, от различните водни стоежи в реките, язовирите и езерата.
Известно е, че вятърните турбини работят с максималната си възможна ефективност, когато роторите им са оптимално ориентирани спрямо направлението на вятъра и се въртят в равнина, перпендикулярна на посоката на вятъра.
Разгледаните водно базирани вятърни турбини, монтирани върху плаващи платформи и различни понтонни конструкции, винаги имат тенденция да се наклоняват под напора на вятъра и от движенето на водните маси. Под тези въздействия, стълбовете на турбините се отклоняват от оптималното си вертикално положение и са нестабилни. Съответно, те не са достатъчно ефективни при преобразуване на вятърната енергия в електричество. 10% отклонение на стълбовете на вятърните турбини от вертикалата водят до много по-голям спад на ефективността на турбините, не само поради намалението на ефективното сечение на роторната им площ, спрямо вятърното направление, но и поради увеличената турбуленция вътре във вятърната енергийна система, предизвикана от неоптималната ориентация на роторите им.
Техническа същност на полезния модел
Цел на настоящия полезен модел е да се обезпечи нескъпа вятърна енергийна система на самонивелираща се плаваща платформа, която да следва промените на водното ниво и чиито вятърни ротори на турбините да се подържат стабилно в оптимално положение, спрямо направлението на вятъра, и да генерира непрекъснато възможното максимално количество електричество.
Основната цел е постигната чрез вятърна енергийна система на самонивелираща се плаваща платформа, включваща основен стълб с фундамент, който е фиксиран към морското дъно, множество вятърни турбини, монтирани върху опорна конструкция, която е разположена около основния стълб с фундамент и прикрепена с въжета към него, характеризираща се с това, че основният стълб с фундамент е прикрепен с отделни въжета към котвени устройства, фиксирани към морското дъно, ротационно симетрично около основния стълб с фундамент, при което краищата на всички въжета, през регулиращи устройства, са свързани към основния стълб с фундамент, като всяко регулиращо устройство, през съответен изпълнителен механизъм, е свързано към съответен управленски извод на автоматичен програмируем нивелиращ блок, чиито първи сигнален вход е свързан към изход на датчици за пространственото положение на стълбовете на вятърните турбини, втори сигнален вход е свързан към изход на датчик за пространственото положение на основния стълб с фундамент и трети сигнален вход на автоматичния програмируем нивелиращ блок е свързан към изход на датчик за моментното й електропроизводство, а входовете на електрически прекъсвачи на всяка турбина са свързани към аварийни изключващи изводи на автоматичния програмируем нивелиращ блок.
В едно предпочитано изпълнение на вятърната енергийна система на самонивелираща се плаваща платформа може да са безжични връзките между датчиците, съответно с първи и втори сигнален вход на автоматичния програмируем нивелиращ блок.
В друго предпочитано изпълнение на вятърната енергийна система на самонивелираща се плаваща платформа регулиращите устройства може да са електронни контролери, а съответните им изпълнителни механизми да са електрически лебедки с двупосочно въртене.
Предимствата на вятърната енергийна система на самонивелираща се плаваща платформа, съгласно полезния модел са, че
1899 υι благодарение на олекотената и автоматично самонивелирашата се платформа, роторите на вятърните турбини винаги са оптимално ориентирани по вятъра, с което се постига значително по-висок електродобив и като краен резултат значително се намалява себестойността на произведената електроенергия.
Енергийно предимство на вятърната енергийна система на самонивелираща се плаваща платформа, съгласно полезния модел е, че тя постига висока енергийна ефективност, не само поради автоматичното си нивелиране, но поради автоматичния програмируем нивелиращ блок, който непрекъснато контролира енергийното й производство и съответно дава команди да се променя пространственото положение на опорната конструкция, за да се поддържа непрекъснато максималното й възможно електропроизводство.
Устойчивостта и стабилността, постигната благодарение на динамичната автоматизирана самонивелация на опорната конструкция на вятърната енергийна система, съгласно полезния модел, значително намалява амплитудите на знакопроменливите усилия, изпитвани от стълбовете, опорната конструкция и другите конструктивни елементи на системата. Така се намалява умората на материалите и съответно амортизацията на конструкциите във времето, което реално увеличава експлоатационният им срок, което за нея е значително инвестиционно и икономическо предимство.
Съществено експлоатационно предимство на вятърната енергийна система на самонивелираща се плаваща платформа, съгласно полезния модел е, че регулиращите устройства са над водата. Това опростява и поевтинява обслужването им, което става без да се нарушава нормалния работен режим на морската многотурбинна вятърна енергийна система.
Пояснение на приложената фигура
Фигурата показва схематично аксиометрично изображение на вятърната енергийна система на самонивелираща се плаваща платформа, съгласно полезния модел.
Пример за изпълнение на полезния модел
На фигурата е показно едно примерно изпълнение на вятърната енергийна система на самонивелираща се плаваща платформа, съгласно полезния модел.
Вятърната енергийна система на самонивелираща се плаваща платформа на фигурата, включва основен стълб е фундамент 1, фиксиран към морското дъно, множество вятърни турбини 2, монтирани върху опорна конструкция 3, която е разположена около основния стълб с фундамент 1 и прикрепена с въжета 4 към него, характеризираща се е това, че основният стълб е фундамент 1 е прикрепен с отделни въжета 5 към котвени устройства 6, фиксирани към морското дъно, ротационно симетрично около основния стълб с фундамент 1, при което краищата на всички въжета 4 и 5, през регулиращи устройства 7, са свързани към основния стълб с фундамент 1, като всяко регулиращо устройство 7, през съответен изпълнителен механизъм 8, е свързано към съответен управленски извод на автоматичен програмируем нивелиращ блок 9, чиито първи сигнален вход е свързан към изход на датчици 10 за пространственото положение на стълбовете на вятърните турбини 2, втори сигнален вход е свързан към изход на датчик 11 за пространственото положение на основния стълб с фундамент 1 и трети сигнален вход на автоматичния програмируем нивелиращ блок 9 е свързан към изход на датчик за моментното й електропроизводство, а входовете на електрически прекъсвачи на всяка турбина 2 са свързани към аварийни изключващи изводи на автоматичния програмируем нивелиращ блок 9.
Връзките между датчиците 10,11, съответно с първи и втори сигнален вход на автоматичния програмируем нивелиращ блок 9 са безжични, а регулиращите устройства 7 са електронни контролери, а съответните им изпълнителни механизми 8 са електрически лебедки с двупосочно въртене.
Показаният пример на фигурата е схематичен и само илюстративен. С него не се изчерпват изключително широкия кръг на примерните възможности за внедряване на полезния модел.
Използване на полезния модел
За онагледяване на принципа на работа на вятърната енергийна система на самонивелираща се плаваща платформа в различните й работни режим използваме схемата на фигурата.
Разглеждаме работата на системата в три основни режима.
1. Стартов режим. Това е началното пускане
1899 υι на системата в действие или пускането й след спиране. В този режим автоматичният програмируем нивелиращ блок 9 се управлява ръчно така, че платформата да се нивелира при невъртящи се турбини. След началната нивелация автоматичният програмируем нивелиращ блок 9 се включва в автоматичен режим и се пускат вятърните турбини 2.
2. Основен работен режим. Това е режимът, в който системата влиза непосредствено след 10 гореописаното й действие в стартовия режим. 2. Основният работен режим е напълно автоматизиран и в зависимост от сигналите на датчика за моментното й електропроизводство и от датчиците 10,11 автоматичният програмируем нивелиращ блок 15 9 позиционира платформата, така че роторите на турбините 2 да са оптимално ориентирани по вятъра и да се поддържа максималната й възможна електрогенерация по показанията на датчика за моментното й електропроизводство. 20
3. Авариен режим. Това е режимът, в който наклоните на платформата, в поне една от посоките, превиши предварително зададена стойност в програмата на автоматичния програмируем 5 нивелиращ блок 9. Тогава, по определен в програмата ред, започва изключване на турбините 2 чрез задействане на съответните електрически прекъсвачи на всяка турбина 2, които получават съответните команди чрез аварийните изключващи изводи на автоматичния програмируем нивелиращ блок 9.
Оразмеряването на допустимите максимални наклони на платформата, във всяка посока, се прави в съответствие с допустимите механични натоварвания на турбините й 2, които предварително са зададени от производителя им.
Обичайните вятърни натоварвания за вятърните турбини 2, при които те следва да се спират, са посочени в долната таблица:
Вид на турбините: | Хоризонтално-осеви | Вертикално-осеви |
Скорост на вятъра: | 22 метра в секунда | 16 метра в секунда |
Изработката на отделните елементи на системата, съгласно полезния модел, не изисква използването, нито на нови технологии, нито на нови материали. Затова промишленото й приложение е облекчено. По-специално внимание следва да се обърне на устойчивостта на всички елементи, в случаите на агресивната водна среда.
Основните използвани материали са метали, а за поплавъците се ползват и стъклопласти. Вятърните турбини са от фабрично производство, препоръчително за морски условия. Цялата система може да се изработи по известни технологии и с досзъпни технически средства и инструменти. Те включват механизирани гилотини и абкант машини, заваръчни точкови и линейни апарати, матрици за формуване на релефи и профили в метални листови материали, преси и щанци, транспортни машини и сухопътна и водна подемна механизация, както и редица други подобни.
А част от възлите и агрегатите на енергоикономичната нискошумна многоосева вентилационна система за климатични агрегати, съгласно полезния модел, могат да се намерят готови на пазара от съществуващи масови производства.
Вятърната енергийна система на самонивелираща се плаваща платформа, съгласно полезния модел, намира широко приложение при водно базирани вятърни турбини, защото изисква значително облекчена и нескъпа подводна част, а надводната платформа, на която са монтирани турбините автоматично се самонивелира, което създава оптимални условия за електрогенерация.
Вятърната енергийна система на самонивелираща се плаваща платформа, съгласно полезния модел, може да се използва, както като самостоятелна ветроенергийна система, така и в различни синергични комбинации с други видове възобновяеми енергийни източници:
Като първи пример за хибридни енергийни приложения е синергичната комбинация с фотоволтаици. Тъй като площта на платформата е сравнително голяма, за да се осигури необходимото разстояние между турбините, то за монтажа на фотоволтаиците може да се ползва самата платформа, както и стълбовете на вятърните генератори. Когато фотоволтаиците се монтират ниско, те
1899 VI подобряват и устойчивостта на комбинираната система като цяло.
Като втори пример засинергични хибридни енергийни приложения е комбинацията с подводни или полупотопени хидрокинетични турбини за преобразуване на кинетичната енергия на еднопосочни линейни водни течения в реки и възвратно-постъпателни водни течения на приливите и отливите. Тъй като те се монтират към самата платформа във водно и подводно положение. на хоризонтални, наклонени и вертикални валове, могат да подобрят и устойчивостта на комбинираната система като цяло.
Като трети пример за синергични хибридни енергийни приложения е комбинациятас преобразуватели на кинетичната енергия на морските вълни.
В случаите, когато вятърната енергийна система се прилага в синергична интегрирана комбинация с описаните допълнителни електроенергийни съоръжения, се постига по-голям икономически ефект, вследствие на ползването на обща конструктивна и електрическа част.
При комбинацията с допълнителни елекгроенергийни съоръжения, се намаляват, както капиталовложенията за киловат инсталирана мощност на самата интегрирана хибридна система, така и капиталовложенията за прилежащата й инфраструктура, свързана с присъединяването й към публична енергийна мрежа.
Вятърната енергийна система на самонивелираща се плаваща платформа, съгласно полезния модел, може да служи и за монтаж на плаващи жилища върху нея, в които случаи може да се комбинират различни хибридни приложения, например, като трите изброени по-горе. Такива жилища могат пряко да консумират произведената електрическа енергия на платформата, като излишъкът да се отдава на присъединената публична енергийна мрежа.
Claims (3)
- Претенции1. Вятърна енергийна система на самонивелираща се плаваща платформа, включваща основен стълб с фундамент (1), който е фиксиран към морското дъно, множество вятърни турбини (2), монтирани върху опорна конструкция (3), която е разположена около основния стълб с фундамент (1) и прикрепена с въжета (4) към него, характеризираща се с това, че основният стълб с фундамент (1) е прикрепен с отделни въжета (5) към котвени устройства (6), фиксирани към морското дъно, ротационно симетрично около основния стълб с фундамент (1), при което краищата на всички въжета (4 и 5), през регулиращи устройства (7) , са свързани към основния стълб с фундамент (1), като всяко регулиращо устройство (7), през съответен изпълнителен механизъм (8), е свързано към съответен управленски извод на автоматичен програмируем нивелиращ блок (9), чиито първи сигнален вход е свързан към изход на датчици (10) за пространственото положение на стълбовете на вятърните турбини (2), втори сигнален вход е свързан към изход на датчик (11) за пространственото положение на основния стълб с фундамент (1) и трети сигнален вход на автоматичния програмируем нивелиращ блок (9) е свързан към изход на датчик за моментното й електропроизводство, а входовете на електрически прекъсвачи на всяка турбина (2) са свързани към аварийни изключващи изводи на автоматичния програмируем нивелиращ блок (9).
- 2. Вятърна енергийна система на самонивелираща се плаваща платформа съгласно претенция 1, характеризираща се с това, че връзките между датчиците (10, 11) са безжични, свързани съответно с първи и втори сигнален вход на автоматичния програмируем нивелиращ блок (9),
- 3. Вятърна енергийна система на самонивелираща се плаваща платформа съгласно претенции 1 и 2, характеризираща се с това, че регулиращите устройства (7) са електронни контролери, а съответните им изпълнителни механизми (8) са електрически лебедки с двупосочно въртене.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
BG002610U BG1899U1 (bg) | 2013-08-20 | 2013-08-20 | Вятърна енергийна система на самонивелираща се плаваща платформа |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
BG002610U BG1899U1 (bg) | 2013-08-20 | 2013-08-20 | Вятърна енергийна система на самонивелираща се плаваща платформа |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
BG1899U1 true BG1899U1 (bg) | 2014-05-30 |
Family
ID=51454443
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
BG002610U BG1899U1 (bg) | 2013-08-20 | 2013-08-20 | Вятърна енергийна система на самонивелираща се плаваща платформа |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
BG (1) | BG1899U1 (bg) |
-
2013
- 2013-08-20 BG BG002610U patent/BG1899U1/bg unknown
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN105484935B (zh) | 模块化双向潮流能发电装置 | |
US8956103B2 (en) | Hydroelectricity generating unit capturing marine wave energy and marine current energy | |
JP2021510793A (ja) | 風力および太陽光発電のためのマルチ風力タービンおよびソーラーを支持する風に対向して自己整列する浮体式プラットフォーム、ならびにその構築方法 | |
WO2016004739A1 (en) | Wind tracing, rotational, semi-submerged raft for wind power generation and a construction method thereof | |
US9103316B2 (en) | Tidal current power generator | |
EP2461028A2 (en) | A floating offshore wind farm, a floating offshore wind turbine and a method for positioning a floating offshore wind turbine | |
EP2461031A2 (en) | Technology for combined offshore floating wind power generation | |
KR101192659B1 (ko) | 풍력발전장치용 부유식 기초 | |
CN201513303U (zh) | 多桩钢构架海上风电机组基础结构 | |
BR112018010958B1 (pt) | Barcaça de energias renováveis | |
US20080014089A1 (en) | Device For Utilizing The Kinetic Energy Of Flowing Water | |
Lemonis et al. | Wave and tidal energy conversion | |
KR20180027282A (ko) | 부유식 브릿지형 조류발전장치 | |
KR101948432B1 (ko) | 발전효율을 향상시키는 해상 부유식 소형 풍력발전장치 | |
KR20200006369A (ko) | 신재생 에너지 복합발전장치 | |
BG1899U1 (bg) | Вятърна енергийна система на самонивелираща се плаваща платформа | |
KR100933472B1 (ko) | 교각에 설치되는 수력과 풍력을 이용한 복합 발전장치 | |
JP3226118U (ja) | ハイブリッド発電装置 | |
KR101375562B1 (ko) | 냉각수 배수로의 유속에너지를 이용한 발전설비 | |
KR101261367B1 (ko) | 수력, 자력 및 풍력을 이용한 발전장치 | |
KR101003457B1 (ko) | 조력 발전장치 | |
CN103527392B (zh) | 海浪涌垂直发电装置 | |
KR20210128781A (ko) | 해상 부유식 태양광 발전 시스템 및 그 구동 방법 | |
WO2015129015A1 (ja) | ウィンドファーム | |
DE102012005137A1 (de) | Offshore-Wellen-Energie-Konverter "Wave Spider" |