CS204096B1 - Zařízení na využití větrné energie - Google Patents

Description

Vynález se týká zařízení na využití větrné energie pro získávání elektrického proudu nebo mechanické práce a jejich krátkodobé akumulace za pomoci rotujícího setrvačníku.

Větrná energie je charakterisována krátkodobou i dlouhodobou kolísající rychlostí proudění vzduchu. Problém kolísání rychlostí větru je řešen mimo jiné pomocí rotujících setrvačníků, kdy tyto setrvačníky jsou mechanicky připojovány k větrným motorům, a tak vyrovnávají rychlostní proryvy větrů bud přímou akumulací energie nebo tím, že regulují zatěžující veličiny větrného motoru, například elektrický odpor, ponoření desek při elektrolýze a podobně.

Nevýhodou těchto známých zařízení je především omezenost řešení na vyrovnávání okamžitých změn rychlosti větru daná způsobem jejich připojení k větrným motorům, nebo jejich přílišná složitost.

Zařízení podle vynálezu se snaží jít dále v řešení těchto problémů tím, že využívá osvědčených částí větrných motorů, zdrojů elektrické energie a rotujících setrvačníků k eliminování nejenom rychlostních proryvů větru, ale i krátkodobých bezvětří.

Zařízení si rovněž klade za cíl dosáhnout výhodného spojení zdroje elektrického prou2 du poháněného větrnou energií se stávající rozvodnou elektrickou sítí.

Podstata zařízení na využití větrné energie, které je tvořené větrným motorem spojeným přes převod neboli přímo se zdrojem elektrického proudu a rotujícím setrvačníkem spojeným s motorgenerátorem, spočívá v tom, že je opatřeno řídicím centrem, zařazeným mezi zdroj elektrického proudu a motorgenerátor, jenž je spojen s odběrem proudu.

Zařízení podle vynálezu umožňuje využít výsledků elektronického průmyslu a poznatků, získaných při stavbě rotujících setrvačníků uložených ve vzduchových nebo elektropulsních ložiscích, k optimálnímu využití větrné energie pro získávání elektrického proudu a jeho téměř bezztrátovému rozdělování k přímému odběru a k ukládání do rotujícího setrvačníku.

Akumulační schopnost rotujícího- setrvačníku v takovémto zařízení je plně postačující pro vyrovnávání kolísající rychlosti větru i krátkodobých bezvětří. Při spojení se stávající rozvodnou elektrickou sítí může zařízení sloužit i jako kompenzátor energetických špiček.

Na výkrese je schematicky zobrazen příklad provedení zařízení podle vynálezu.

Větrný motor 1 v provedení s vertikální nebo horizontální osou rotace, případně jiného typu je přes převod 2 nebo přímo spojen se zdrojem elektrického proudu 3, což může být s výhodou alternátor.

Rotující setrvačník 11, uložený volně otočně v ložiskách 12, je spojený přes spojku 9 s hřídelí 10 motorgenerátoru 7.

Motorgenerátor 7 je dvoufunkční zařízení nebo samostatný motor a generátor. Spojka 9 je mechanická nebo elektricky ovládaná, případně s funkcí volnoběžky. Ložiska 12 jsou klasického typu nebo vzduchová či magnetická.

Vedle motorgenerátoru 7 může být s rotujícím setrvačníkem 11 přes spojku 9 spojena odběrová příruba 13 k odběru mechanického výkonu.

Zdroj elektrického proudu 3 je vedením 4 spojen přes řídicí centrum 5, ke kterému je dále připojen přímý odběr proudu 6, s motorgenerátorem 7.

Řídicí centrum 5 v nejjednodušším provedení jako napěťové relé může být doplněno o další funkce, jako je řízení buzení podle otáček u zdroje elektrického proudu 3, motorgenerátoru 7 a podobně a dosáhnout tak úrovně malého počítače.

K řídicímu centru 5 může být dále připojen akumulátor 8 nebo síť 15 rozvodu elektrické energie, opatřená s výhodou vysílači přiložené frekvence. Pokud spojky 9 mají také elektrické ovládání, jsou rovněž připojeny k řídicímu centru 5.

ΐ Pro případ poruchy řídicího centra 5 je rotující setrvačník 11 opatřen odstředivou brzdou 14.

Při práci zařízení je kinetická energie proudícího vzduchu ve větrném motoru 1 měněna na otáčivý pohyb, který přes převod 2 roztáčí zdroj elektrického proudu 3. Takto získaný elektrický proud je veden do řídicího centra 5, které jej rozdělí buď k použití v příznivém odběru proudu 6, k nabíjení akumulátoru 8, nebo dodávce do sítě 15, přebytečný pak do motorgenerátoru 7, který v tomto- případě působí jako motor a přes spojku 9 roztáčí rotující setrvačník 11. je-li rotující setrvačník 11 již roztočen na kritické otáčky, je přebytečný elektrický proud veden do odporů řídicího centra 5.

Při kolísání rychlosti větru dochází k případům, kdy odběr proudu převyšuje jeho výrobu ve zdroji elektrického proudu 3. Řídicí centrum 5 spíná spojku 9 nebo buzení motorgenerátoru 7 a motorgenerátor 7 působí jako generátor elektrického proudu a vyrovnává rozdíl potřeby a výroby. Krátký okamžik než naběhne motorgenerátor 7 do potřebných otáček vyrovnává tento rozdíl akumulátor 8 nebo síť 15.

Při úplném bezvětří zdroj elektrického iproudu 3 nedodává žádný proud, rotující setrvačník 11 se volně otáčí v ložiskách 12, motorgenerátor je v klidu. Řídicí centrum 5 je napájeno akumulátorem 8 nebo- sítí 15. V případě, kdy akumulátor 8 nebo síť 15 nejsou použity, otáčí se motorgenerátor 7 bez zatížení. Při potřebě odběru elektrického proudu spíná řídicí centrum 5 spojku 9 nebo buzení motorgenerátoru 7 a motorgenerátor 7 mění akumulovanou kinetickou energii rotujícího setrvačníku 11 zpětně na elektrický proud.

Je-li k řídicímu centru 5 připojena místo akumulátoru 8 síť 15 rozvodu elektrické energie, pak odpadá i údržba akumulátoru a řídicí centrum 5 je napájeno z této- sítě. Řešení skýtá možnost aplikace pro akumulaci elektrické energie ze sítě 15 při jejím nadbytku například v noci a jejímu vydávání v době energetických špiček. Zařízení tak nejenomže může získávat elektrickou energii z energie větrné a ekonomicky ji využívat, ale může rovněž přispět k regulovatelnému odběru elektrické energie ze stávající rozvodné sítě. Regulaci je možné zajistit konstantním odběrem nebo přímo z dispečinků Rozvodných závodů pomocí signálů vysílačů přiložené frekvence pro řídicí centra 5. Zařízení tak zlepšuje ekonomiku využití větrné energie nejenom tím, že odstraňuje důsledky nahodilosti výskytu větrné energie a jejího kolísajícího výkonu, ale také tím, že umožňuje využít tuto energii v době pro společnost nejpotřebnější, to je v době energetických špiček.

Využití tohoto zařízení se předpokládá u maloodběratelů elektrického proudu v odlehlých oblastech, kde budování a údržba klasické rozvodné sítě jsou nákladné, a to především v kombinaci se získáváním elektrické energie ze slunečního záření, dále pak u odběratelů s kolísajícím odběrem při připojení na stávající rozvodnou síť elektrické energie, a to i u domácností, kde špičky odběru jsou krátkodobé.

Claims (3)

1. PŘEDMĚT

   1. Zařízeni na využití větrné energie s větrným motorem spojeným přes převod neboli přímo se zdrojem elektrického proudu a rotujícím setrvačníkem, spojeným s motorgenerátorem, vyznačené tím, že je opatřeno řídicím centrem (5), zařazeným mezi zdroj elektrického proudu (3) a motorgenerátorem (7), jenž je spojen s přímým odběrem proudu (6).

   vynalezu
2. 2. Zařízení na využití větrné energie podle bodu 1 vyznačené tím, že k řídicímu centru (5) je připojena síť (15) rozvodu elektrické energie.
3. 3. Zařízení na využití větrné energie podle bodu 1 vyznačené tím, že k řídicímu centru (5) je připojen akumulátor (8).

   1 list výkresů