BR112020006027A2 - Instalação de energia eólica - Google Patents

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Abstract

a invenção refere-se à engenharia de energia eólica e destina-se a converter a energia cinética do vento em energia mecânica da rotação de um rotor para posterior conversão em energia elétrica. uma instalação de energia eólica compreende uma estrutura de suporte com um eixo disposto sobre a mesma e um sistema de lâmina conectado ao eixo. o eixo é configurado para rotação em torno de um eixo vertical e está funcionalmente conectado a um gerador elétrico. a estrutura de suporte é configurada para fixação em pelo menos três estruturas dispostas radialmente. a área de uma lâmina do sistema de lâminas é igual a entre 20 e 1000sq. m. a instalação de energia eólica pode compreender sistemas de lâminas adicionais dispostos um acima do outro no eixo. a fixação da estrutura entre três estruturas dispostas radialmente resulta em maior rigidez e robustez da instalação, possibilitando, assim, o uso de sistemas de lâminas com uma área maior e organizando vários sistemas de lâminas em um eixo. a passagem de ar criada pelas três estruturas dispostas radialmente permite a formação de fluxos de vento aprimorados em qualquer direção do vento. o resultado técnico da invenção reivindicada é um aumento na eficiência operacional da instalação de energia eólica.

Description

“INSTALAÇÃO DE ENERGIA EÓLICA” RELATÓRIO DESCRITIVO CAMPO TÉCNICO
[0001] Esta tecnologia se refere à engenharia de energia eólica e se destina a converter a energia cinética do vento em energia mecânica da rotação de um rotor para posterior conversão em energia elétrica.
Técnica Antecedente
[0002] A “instalação de energia eólica” é conhecida da técnica anterior e contém o alojamento e o eixo de trabalho fixo no alojamento e é rotacionável livremente em torno do eixo vertical, a roda eólica moldada como um cone achatado fixo no eixo, com lâminas fixadas ao longo das linhas do cone. O alojamento contém o suporte e a placa de fundo. A patente da Federação Russa para o modelo de utilidade nº 155147, IPC F03D 3/06, F03D 11/00, publicada em 20/09/2015.
[0003] As características comuns da solução conhecida e a solução reivindicada são como se segue: - uma estrutura; - um eixo disposto sobre a estrutura e rotacionável livremente em torno do eixo vertical, operacionalmente conectado ao gerador elétrico; - uma roda eólica fixa sobre o eixo.
[0004] A característica distintiva da solução conhecida e a solução reivindicada é como se segue: - a estrutura pode ser fixada entre três estruturas dispostas radialmente.
[0005] Uma fraqueza da tecnologia conhecida é a baixa capacidade da instalação de energia eólica, uma vez que a construção do alojamento sugerida e as variantes de fixação do eixo e moinho de vento não garantem a rigidez da construção e estabilidade da instalação de energia eólica suficiente para o uso do rotor com uma área de superfície grande das lâminas.
[0006] A “TORRE DE ENERGIA EÓLICA DE SIROTA” é conhecida da técnica anterior, que foi selecionada como a técnica anterior mais próxima. A torre de energia eólica inclui uma estrutura de suporte cercada por diversas torres verticais, a plataforma em forma de anel fixada de modo que possa rotacionar ao redor de um eixo vertical, e as lâminas fixadas sobre a plataforma em forma de anel. A plataforma em forma de anel é posicionada sobre a estrutura de suporte em sua parte superior. A patente da Federação Russa para a invenção nº 2508470, IPC F03D 3/00, F03D 11/04, publicada em 27/02/2014.
[0007] As características comuns da solução conhecida e a solução reivindicada são como se segue: - uma estrutura; - um eixo rotacionável livremente em torno do eixo vertical, conectado funcionalmente ao gerador elétrico; - lâminas fixadas sobre a plataforma em forma de anel.
[0008] A característica distintiva da solução conhecida e da solução reivindicada é como se segue: - a estrutura pode ser fixada entre as três estruturas dispostas radialmente.
[0009] Uma desvantagem desta tecnologia é o alto consumo material da construção da instalação de energia eólica, porque, para alcançar a altura da construção, em que o potencial da energia eólica é o mais eficiente e próximo da ação quase permanente, com oscilações muito baixas, a construção deve ter quase 200 metros de altura. Ao mesmo tempo, a frequência de rotação da plataforma em forma de anel deve ser reduzida, para excluir as cargas de oscilação sobre a construção global da instalação de energia eólica.
Revelação da Invenção
[0010] O objeto da solução reivindicada é superar as fraquezas das tecnologias conhecidas e criar uma estação de energia eólica com alta eficiência e confiabilidade.
[0011] A vantagem da solução reivindicada deve ser a melhoria da eficiência da instalação de energia eólica
[0012] A vantagem reivindicada é alcançada, porque, na estrutura da instalação de energia eólica com pelo menos uma estrutura de suporte com um eixo fixado sobre a mesma, que é rotacionável em torno do eixo vertical e é funcionalmente conectado a um gerador elétrico, com o rotor fixo sobre o eixo, a estrutura de suporte pode ser fixada entre pelo menos três estruturas dispostas radialmente. A área de superfície de uma lâmina do sistema de lâminas pode estar na faixa de 20-1000 m². A instalação de energia eólica pode ter sistemas de lâminas adicionais, posicionados sobre o eixo, um sobre o outro. Uma lâmina do sistema de lâmina pode ser moldada, por exemplo, na forma de uma vela.
[0013] O eixo rotacionável da instalação de energia eólica fixado sobre a estrutura de suporte é conectado funcionalmente com o gerador elétrico através de qualquer forma técnica conhecida, para transmitir a rotação gerada pelo impacto do vento sobre as lâminas do sistema de lâminas em energia mecânica da rotação do gerador com posterior conversão em energia elétrica. O gerador elétrico pode ser tanto diretamente conectado com o eixo de rotação, quanto separado, mas, qualquer modo conhecido de transmissão de rotação pode ser utilizado. O eixo pode ser fixado sobre a estrutura através de quaisquer meios conhecidos, por exemplo, em dois pontos: nas partes superior e inferior da estrutura de suporte.
[0014] A disposição da estrutura de suporte entre pelo menos três estruturas radialmente dispostas com o eixo fixado sobre a estrutura de suporte garante a estabilidade e confiabilidade de toda a estrutura; permite a utilização de sistema de lâminas com parâmetros maiores, por exemplo, a superfície de uma lâmina pode ter 20-1000 m², de modo que é possível reduzir as cargas de oscilação sobre a estrutura da instalação de energia elétrica e aumentar sua eficiência e capacidade.
[0015] Além disso, a disposição da estrutura de suporte entre pelo menos três estruturas dispostas radialmente leva ao aumento da eficiência da instalação eólica, uma vez que a passagem de ar criada pelas três estruturas radialmente dispostas resulta em fluxos de vento aprimorados em qualquer direção do vento, para impactar o sistema de lâminas, mesmo se ele estiver disposto em tais alturas, em que os fluxos de vento não têm ainda ação permanente.
[0016] Para garantir melhor entendimento da solução reivindicada, deve ser mencionado que as estruturas radialmente dispostas são as estruturas dispostas na direção do raio em relação ao eixo de rotação do eixo, e não estão restritas por tal variante de disposição, quando todas as estruturas estão dispostas na mesma distância do eixo de rotação. As estruturas podem ser dispostas em distâncias diferentes do eixo de rotação do eixo.
[0017] Cálculos e modelos matemáticos têm demonstrado, que a melhor altura das construções deve ser 5 a 800 m, enquanto o primeiro sistema de lâminas deve ser fixado na altura de 5- 15 m. Os sistemas de lâminas podem ser dispostos sobre o rotor, um sobre o outro. Em caso de tal disposição, os parâmetros e o número das lâminas devem ser calculados separadamente para diferentes alturas das construções.
[0018] O uso do sistema de lâminas com um eixo vertical aumenta a eficiência da instalação de energia eólica e sua confiabilidade, porque, no caso de mudança da direção do vento, tal arranjo do sistema de lâminas com quaisquer mudanças na direção do vento irá perceber igualmente bem sua energia cinética, enquanto a estrutura de suporte, em que esse sistema está fixado (o mesmo que toda a estrutura da instalação de energia eólica), sofre menos cargas intensivas do fluxo de vento.
[0019] A instalação de energia eólica pode ser equipada com uma capota, capaz de redirecionar o fluxo de ar para as lâminas, aumentando, assim, a eficiência da instalação de energia eólica. A capota pode ser fixada sobre a estrutura de suporte.
Breve Descrição dos Desenhos
[0020] A invenção é explicada abaixo, com referência às realizações exemplificativas ilustradas no desenho.
[0021] A Figura 1 representa a vista superior.
[0022] A Figura 2 representa a vista lateral.
[0023] Nas Figuras 1 e 2, a seguinte legenda é aplicada às posições: 1 – estrutura de suporte, 2 – eixo, 3 – sistema de lâminas, 4 – capota.
Melhor Modo de Conduzir a Invenção
[0024] A solução reivindicada deve ser utilizada como se segue.
[0025] Três estruturas devem ser erguidas em qualquer método conhecido; estas três estruturas podem ser três edifícios de vários andares projetados de tal forma, que os fluxos de vento possam fluir ao redor dos mesmos suavemente. As estruturas podem ser posicionadas tanto na mesma distância umas das outras, quanto em diferentes distâncias de tal forma que entre elas seja formado algum espaço para a instalação de energia eólica. Além disso, a estrutura de suporte (1) é rigidamente fixada à estrutura de base das estruturas em três pontos, em uma altura pré-calculada, por exemplo,
para um edifício de 80 andares, o fundo do sistema de lâminas pode ser fixado na altura de 8 metros. Além disso, o eixo (2) com eixo de rotação vertical é fixado sobre a estrutura de suporte (1) e conectado funcionalmente com um gerador elétrico. Sobre o eixo (2), o sistema de lâminas (3) deve ser posicionado. As características e o número de lâminas devem ser calculados com base nas características do vento da área, a demanda elétrica, a altura das construções, etc. A passagem de ar criada pelas três estruturas intensifica os fluxos de ar em qualquer direção de vento. Entrando em contato com os elementos aerodinâmicos, estes fluxos de ar são direcionados para a parte central, onde o sistema de lâminas (3) está disposto, que absorve a energia cinética do vento, rotaciona e transmite o movimento para o eixo (2) e para o gerador elétrico, em que a energia da rotação é convertida em energia elétrica. De acordo com cálculos matemáticos, esta instalação de energia eólica com sistemas de 7-8 lâminas posicionadas umas sobre as outras sobre o eixo fixado na estrutura de suporte entre construções de 80 andares é capaz de cobrir a demanda de energia elétrica de três construções de 80 andares gerando pelo menos 7,5 MW por cada sistema de lâminas. Acúmulos de energia podem ser conectados ao gerador elétrico. Em seguida, a instalação de energia eólica pode ser equipada com uma capota (4) capaz de redirecionar o fluxo de ar entrando para as lâminas.
[0026] Os desenhos e a descrição da estrutura apresentados não limitam as opções de desenho possíveis e não restringem o escopo da tecnologia reivindicada por quaisquer meios. Desenhos alternativos dentro do escopo das reivindicações são possíveis.

Claims (3)

REIVINDICAÇÕES
1. Instalação de Energia Eólica, que compreende pelo menos uma estrutura de suporte com um eixo disposto na mesma, rotacionável em torno de um eixo vertical e operacionalmente conectado a um gerador elétrico e um sistema de lâmina preso ao eixo, caracterizada por que a estrutura de suporte é adaptada para ser fixada pelo menos entre três estruturas dispostas radialmente.
2. Instalação de Energia Eólica, de acordo com a Reivindicação 1, caracterizada por que a área de uma lâmina do sistema de lâminas é de 20 a 1.000 m2.
3. Instalação de Energia Eólica, de acordo com a Reivindicação 1, caracterizada por que compreende sistemas de lâminas adicionais dispostos no eixo, um acima do outro.
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