CZ2013690A3

CZ2013690A3 - Systém pro přeměnu energie větru na elektrickou energii

Info

Publication number: CZ2013690A3
Application number: CZ2013-690A
Authority: CZ
Inventors: Radek Horák
Original assignee: Radek Horák
Priority date: 2013-09-10
Filing date: 2013-09-10
Publication date: 2015-05-13
Also published as: CZ305135B6; WO2015035965A1

Abstract

Systém pro přeměnu energie větru na elektrickou energii zahrnuje soustavu modulů (7), které zahrnují trubici (31) se vstupním koncem pro vstup větru, s výstupním koncem pro výstup větru a mezi nimi uspořádanou zúženou oblastí, ve které nebo přilehle k ní je ve vnitřním prostoru trubice (31) uspořádaná turbína (37) opatřená jednak generátorem pro převod energie větrem poháněné turbíny (37) na elektrický proud a jednak kabelem pro odvod vyrobené elektrické energie. Systém dále zahrnuje nafukovací nosnou konstrukci (6), ke které jsou moduly (7) upevněny.

Description

Systém pro přeměnu energie větru na elektrickou energii Oblast techniky

Vynález se týká systému pro přeměnu energie větru na elektrickou energii, který zahrnuje soustavu modulu, které zahrnují trubici se vstupním koncem pro vstup větru, s výstupním koncem pro výstup větru a mezi nimi uspořádanou zúženou oblastí, ve které nebo přilehle k ní je ve vnitřním prostoru trubice uspořádaná turbína opatřená jednak generátorem pro převod energie větrem poháněné turbíny na elektrický proud a jednak kabelem pro odvod vyrobené elektrické energie.

Dosavadní stav techniky

Ze spisu USjžOOýí46435 je známa modulární větrná elektrárna, která zahrnuje soustavu modulů větrných turbín uspořádatelných do požadovaných celků. Každý modul větrné turbíny zahrnuje vždy trubici, která má vstupní konec pro vstup vzduchu, výstupní konec pro výstup vzduchu a mezi nimi uspořádaný rotor s lopatkami, které jsou roztáčeny procházejícím vzduchem. Vnitřní průměr trubice se směrem od vstupního konce k rotoru zužuje a od rotoru k výstupnímu konci opět rozšiřuje. Trubice jsou dle spisu vyrobeny z polymeru, kompozitu, kovové pěny, případně z kompozitního plastu.

Nevýhodou takovéto větrné elektrárny je, že musí být sestavována z jednotlivých modulů přímo na místě použití, což značně prodlužuje dobu výstavby, její doprava je náročná vzhledem k celkovému objemu přepravovaných dílů, jednotlivé moduly mají vysokou hmotnost a musí být natolik konstrukčně pevné, aby při používání nedošlo k poškození v případě silných vichřic a podobných extrémních povětrnostních situací.

Podstata vynálezu

Výše uvedené nevýhody jsou do značné míry odstraněny systémem pro přeměnu energie větru na elektrickou energii, který zahrnuje soustavu modulů, které zahrnují trubici se vstupním koncem pro vstup větru, s výstupním koncem pro výstup větru a mezi nimi uspořádanou zúženou oblastí, ve které nebo přilehle k ní je ve vnitřním prostoru trubice uspořádaná turbína opatřená jednak generátorem pro převod energie větrem poháněné turbíny na elektrický proud a jednak kabelem pro ' « » ♦ * , , i 9 9 > « » 9 odvod vyrobené elektrické energie. Podle vynálezu systém zahrnuje nafukovací nosnou konstrukci, ke které jsou moduly upevněny.

S výhodou mají trubice modulů nafukovací stěny a / nebo jsou trubice tvořené fólií a opatřené nafukovacím pláštěm.

Zvlášť výhodné je, když trubice a / nebo pláště navzájem přilehlých modulů jsou alespoň v oblasti svých vstupních konců a / nebo výstupních konců navzájem spojené a současně jsou pláště a / nebo trubice přiléhající k nosné konstrukci spojené s nosnou konstrukcí.

Vnitřní prostor nafukovacích stěn trubice a / nebo stěn nafukovacího pláště a / nebo nafukovacích stěn nosné konstrukce je pro zvýšení tuhosti a tvarové stálosti s výhodou alespoň částečně rozčleněný přepážkami na navzájem propojené kanálky a / nebo jsou v něm uspořádané propojovací prvky propojující protilehlé stěnové části.

Systém dále může zahrnovat blánu, která je upevněná k nosné konstrukci kolmo k podélným osám modulů a která je opatřená otvory, ve kterých jsou upevněné turbíny jednotlivých modulů.

S výhodou je nafukovací plášť trubice^ zesílený v oblasti obklopující trubici v oblasti jejího zúženého průřezu.

Pro směrování větru do modulů a pro nárůst sání vzduchu u výstupních konců přesahují okraje nosné konstrukce a / nebo okraje obvodového rámu rovinu vstupních konců na jedné straně a / nebo rovinu výstupních konců na druhé straně.

Alespoň část nafukovací nosné konstrukce může být s výhodou z trojvrstvého materiálu, který zahrnuje dvojicí fólií a mezi nimi uspořádanou textilii.

Systém může dále zahrnovat nosný sloup, zejména nafukovací nosný sloup, na kterém je nosná konstrukce upevněna otočně kolem svislé osy.

Rovněž je výhodné, když nosná konstrukce zahrnuje nafukovací obvodový rám, s výhodou rozčleněný nafukovacími přepážkami na pole vymezující v nafouknutém stavu prostory odpovídající nejlépe trojbokým hranolům, zejména pravidelným trojbokým hranolům, a v každém z polí je uspořádána skupina modulů. Obja^éní

-Přehted-obrázků-na-vykresech-y

Vynález bude dále podrobněji popsán pomocí příkladných provedení schématicky znázorněných na výkresech, kde na obr. 1A je nárys prvního příkladného provedení systému podle vynálezu, na obr. 1B je řez B-B systémem

-3z obr. 1A, na obr. 1C je půdorys systému z obr. 1 A, na obr. 2A je nárys druhého příkladného provedení systému podle vynálezu, na obr. 2B je řez systému z obr. 2A, na obr. 3A je podélný řez prvním příkladným provedením modulu podle vynálezu, na obr. 3B je pohled B z obr. 3A, na obr. 3C je řez C z obr. 3A a na obr. 3D je řez D z obr. 3A, na obr. 4A je podélný řez druhým příkladným provedením modulu podle vynálezu, na obr. 4B je pohled B z obr. 4A, na obr. 4C je řez C z obr. 4A a na obr. 4D je řez D z obr. 4A, na obr. 5A je podélný řez třetím příkladným provedením modulu podle vynálezu, na obr. 5B je pohled B z obr. 5A, na obr. 5C je řez C z obr. 5A a na obr. 5D je řez D z obr. 5A, na obr. 6Aje podélný řez čtvrtým příkladným provedením modulu podle vynálezu, na obr. 6B je pohled B z obr. 6A, na obr. 6C je řez C z obr. 6A a na obr. 6D je řez D z obr. 6A, na obr. 7A je podélný řez pátým příkladným provedením modulu podle vynálezu, na obr. 7B je pohled B z obr. 7A, na obr. 7C je řez C z obr. 7A a na obr. 7D je řez D z obr. 7A, na obr. 8 je axonometrické zobrazení dílčího řezu příkladným provedením nafukovací stěny modulu podle vynálezu, na obr. 9A je pohled na výhodné provedení nosné konstrukce s moduly a na obr. 9B je detail nosné konstrukce z obr. 9A; na obr. 10 je schématicky naznačeno uložení turbíny v trubici.

Šedá výplň některých ploch na výkresech značí, že příslušný dílec je nafukovací, tedy za provozu vyplněný přetlakem vzduchu.

^Eo^řs^gříklad^ýe^proyeden^

První příkladné provedení systému pro přeměnu energie větru na elektrickou energii je schématicky znázorněno na obr. 1A až 1C. Toto provedení je obzvlášť vhodné pro uložení na vodě a zahrnuje zátěžovou komoru 10, na ní upevněný nafukovací prstenec 9, přes něj přesahují dílčí objímky 8, které jsou na nafukovacím prstenci 9 uloženy s možností posuvu a vytvářejí tak spolu s ním uložení formou kluzného ložiska, v případě využití válečků mezi prstencem 9 a dílčími objímkami 8 vytváří uložení formou valivého ložiska. K dílčím objímkám 8 je upevněn systém nafukovacích nosných konstrukci 6 a k tomuto systému je upevněna soustava modulů 7. Moduly 7 jsou v tomto příkladném provedení uspořádány do tří obdélníkových polí. Soustava modulů 7, systém nafukovacích nosných konstrukci 6 a dílčí objímky 8 jsou vzájemně pevně spojeny a společně se mohou posuvně otáčet po prstenci 9 kolem jeho středu. Zátěžová komora 10 je za provozu zaplněná vodou, která svou hmotností táhne prstenec 9 pod hladinu, zatímco vzduch uvnitř prstence 9

-4brání jeho nežádoucímu nadměrnému posuvu pod hladinu. Stabilizuje se tím svislá poloha celku a brání se jeho naklánění vůči svislé ose.

Systém rovněž zahrnuje přístrojovou jednotku 1, do které jsou přivedeny elektrické kabely 39 z jednotlivých modulů 7 nebo ze skupin modulů 7 a která zahrnuje centrální sběrnici a dále případně frekvenční měnič, transformátor napětí atd. pro další zpracovávání vyrobeného elektrického proudu (neznázorněno). Z přístrojové jednotky 1 vede kabel 29 pro odvod vyrobené elektrické energie. Systém je navíc _:ukotven pomocí kotevních lan 11. <

Znázorněné první příkladné provedení je s výhodou využitelné na vodní hladině, např. na moři, ale rovněž na pevném podkladu, případně např. na střechách, pokud je tomu přizpůsobeno uložení systému.

Druhé příkladné provedení systému podle vynálezu je znázorněno na obr. 2A a 2B. Toto provedení zahrnuje nafukovací nosný sloup 4, na kterém je s možností otáčení usazena nafukovací nosná konstrukce 6, která v tomto příkladném provedení zahrnuje rovněž nafukovací obvodový lem 5 a ke které jsou upevněny moduly 7 tak, že vytvářejí trojúhelníková pole. Nosný sloup 4 je upevněný k podkladu a jeho poloha je doplňkově stabilizována pomocí kotevních lan 11. Na horní části nosného sloupu 4 je usazené ložisko 18, ke kterému je upevněná nosná konstrukce 6. Na nosném sloupu 4 je umístěná přístrojová jednotka 1 s centrální sběrnicí, do které jsou přivedeny kabely 39 z jednotlivých modulů 7 nebo ze skupin modulů 7. Z přístrojové jednotky 1_ pak vede sdružený kabel 40 do transformátoru 2 napětí.

Zejména z obr. 2B je zřejmé, že obvodový lem 5 značně přesahuje moduly 7, čímž na jedné (návětrné) straně vytváří kratší naváděcí stěny pro vzduch, který vane do modulů 7, a na druhé (závětrné) straně delší ochranné stěny pro vzduch odváděný z modulů 7. Tím je dosaženo toho, že vítr vanoucí ve směru k modulům 7 je usměrňován a naváděn do vnitřku modulů 7 ve větším množství a pod větším tlakem a vzduch vystupující na závětrné straně z modulů 7 je chráněn před rychlým promísením s okolním vzduchem a je tím zamezeno vzniku vírů a zároveň zvýšen podtlak nasávající vzduch z modulů 7. Současně tento obvodový lem 5 zpevňuje tuhost nosné konstrukce 6. Takovýto obvodový lem 5 je rovněž použitelný i u provedení z obr. 1A až 1C, případně u jiných provedení nosné konstrukce 6, není ale pro funkci systému bezpodmínečně nutný.

V dalších alternativních provedeních může mít nosná konstrukce 6 formu pouze obvodového rámu nebo může systém zahrnovat nosný sloup, na kterém je ’ ; i í , ' τ * , i

-5- - ' < ’ ‘ , upevněný obvodový rám, nebo nosný sloup, ze kterého vystupují vodorovná ramena tvořící nosnou konstrukci, nebo nosný sloup, ze kterého vystupují formou větvení samostatná nebo dále větvená ramena tvořící nosnou konstrukci, další variantou je nosná konstrukce tvořená rameny vybíhajícími ze společné základní části. Případný sloup může být z tuhého materiálu nebo nafukovací. Z hlediska pevnosti, resp. tuhosti nosné konstrukce je obzvláště výhodné provedení, které zahrnuje pravoúhelníkový, resp. obdélníkový vnější rám, který je rozčleněný na trojúhelníkovité oblasti, přičemž nejlépe se jedná o trojúhelníky rovnostranné, případně pravoúhlé a rovnoramenné.

Nosná konstrukce 6 spolu s moduly 7 je s výhodou uzpůsobena pro otáčení kolem svislé osy, aby mohla být její pozice přizpůsobena směru větru.

Na obr. 3A až 7D jsou schématicky znázorněny různé varianty provedení modulů 7.

Na obr. 3a je podélný řez prvním příkladným provedením modulu 7. Modul 7 zahrnuje trubici 31, která je nafukovací, tedy do jisté míry samonosná, a jejíž vnitřní povrch se od návětrné strany (od vstupního konce) postupně zužuje (konfuzor) a následně zase rozšiřuje (difuzor), tvar tedy v podstatě odpovídá Venturiho trubici. V oblasti zúžení, nejlépe v nejužším místě trubice 31 je upevněná větrná turbína 37 s elektrickým generátorem. Z něj je kabelem 39 veden vyrobený elektrický proud do centrální sběrnice. Trubice 31 z obr. 3A může být tvořena jednou částí, ale také může být sestavená ze dvou částí, vstupní a výstupní, které jsou k sobě navzájem souose přisazeny svými oblastmi s nejmenším vnitřním průřezem. Mezi nimi a kolmo na jejich společnou podélnou osu je vložená blána 38, která je s výhodou společná pro skupinu modulů 7, například pole modulů, a ve které jsou jednak uchycené větrné turbíny 37 pro jednotlivé moduly 7 a jednak v ní nebo po ní mohou být vedeny kabely od jednotlivých generátorů do centrální sběrnice. Blána 38 je samozřejmě opatřená otvory v oblastech vložení turbíny 37, aby skrz turbínu 37 mohl proudit vzduch. Jak je zřejmé zejména z obr. 3C a 3D, je v tomto provedení trubice 31 nafukovací, přičemž je pro zvýšení její pevnosti alespoň částečně dělená přepážkami na navzájem spojené podélné kanálky 32. Vnitřní prostory těchto kanálků jsou s výhodou navzájem propojené, aby mohl být modul 7 nafouknut / vyfouknut přes jediný společný ventil pro nafukování. Orientace přepážek a kanálků 32 mohou být také složitější a mohou být ve více vrstvách na sobě a také tvořit samostatné nafukovací / vyfukovací úseky, a to pro zvětšení prostorové tuhosti a pro zajištění

-6kontinuity fungování v případu disfunkce či poškození některých kanálků 32, přepážek či části modulu 7.

Druhé příkladné provedení modulu 7 je znázorněné na obr. 4A až 4D. Toto provedení zahrnuje trubicovitý nafukovací plášť 41, ve kterém je uspořádaná trubice 31. Ta je tvořená fólií, která je vypnutá od vstupního konce nafukovacího pláště 41 k jeho výstupnímu konci tak, že svým vnitřním povrchem odpovídá Venturiho trubici. V oblasti nejmenšího průřezu vnitřního prostoru trubice 31 je opět upevněná větrná turbína 37 s elektrickým generátorem. Z něj je kabelem 39 veden^svyrobený elektrický proud k výstupnímu konci trubice 31 a odtud do centrální sběrnice. Nafukovací plášť 41 má průřez ve formě pravidelného šestiúhelníku a při vstupním konci i při výstupním konci je relativně tenkostěnný, resp. tloušťka jeho stěn po nafouknutí je relativně malá, ve středové oblasti je pro zvýšení jeho pevnosti jeho nafukovací stěna jednak širší a jednak opatřená soustavou přepážek, které alespoň částečně dělí vnitřní nafukovaný prostor jeho stěny na kanálky 33 - obvodové šestiúhelníkové prstence s trojúhelníkovým průřezem. Vnitřní prostory těchto kanálků jsou s výhodou navzájem propojené, aby mohl být modul 7 nafouknut / vyfouknut přes jediný společný ventil pro nafukování. Uvnitř pláště 41 je nosná fólie 51, která tvoří trubici s trojúhelníkovým průřezem a která je uspořádaná souose s pláštěm 41, ke kterému je v jeho hranách pevně přichycena a v příčném řezu jej tak geometricky rozděluje na trojúhelníky (resp. trojboké hranoly). Moduly 7 jsou mezi sebou pevně (kvůli opravám nikoliv však trvale) spojeny, nejlépe v místech, kde jsou pláště 41 propojeny s nosnou fólií 51. Ze statického hlediska tak vzniká pole staticky určitých trojbokých hranolů a pole modulů 7 je tak po dostatečném natlakování nafukovacích částí do jisté míry samonosné a prostorově tuhé. Zmíněná nosná fólie 51 může být nahrazena soustavou lanek, které s výhodou procházejí v rovině kolmé na osu trubice a spojují protilehlé rohy / hrany. Pláště 41 sousedních modulů 7 jsou navzájem spojené alespoň při jejich vstupních koncích, nejlépe alespoň při jejich vstupní i výstupních koncích, a rovněž jsou ty pláště 41, které přiléhají k nosné konstrukci 6 k této nosné konstrukci 6 připevněny. Tím jsou tyto konce plášťů 41 zpevněny a nedochází k jejich nepřijatelné deformaci vlivem tahu fólie trubice 31., případně vlivem působení bočního větru a podobně. Uložení turbíny 37 může být provedeno pomocí blány 38, přičemž s výhodou je pro každý modul 7 dána samostatná blána 38 upevněná k plášti 41, nebo je blána 38 společná pro více modulů 7, jež jsou blánou 38 rozděleny na přední a zadní část.

-7 Na obr. 5A až 7D jsou znázorněny další formy provedení modulů, zejména s různými variantami vyztužené části pláště 41.

Na obr. 5A až 5D modul 7 zahrnuje plášť 41 tvořený vnějším trubicovitým dílcem, který má v příčném řezu šestiúhelníkový tvar a jehož stěny jsou nafukovací. V plášti 41 je uspořádaná nafukovací vnitřní výztužná trubice 42, která je kratší než plášť 41 a má v příčném řezu v podstatě tvar trojúhelníku se zkosenými rohy. Vnitřní výztužná trubice 42 je opět pro její zpevnění opatřená soustavou přepážek, které dělí vnitřní prostor stěn nafukovací vnitřní výztužné trubice 42 na kanálky ve tvaru ’ trojúhelníkového prstence s trojúhelníkovým řezem. Vnitřní prostory těchto kanálků jsou s výhodou navzájem propojené, aby mohl být modul 7 nafouknut / vyfouknut přes jediný společný ventil pro nafukování. V plášti 41 je uspořádaná trubice 31. Ta je tvořená fólií, která je vypnutá od vstupního konce nafukovacího pláště 41 k jeho výstupnímu konci tak, že svým vnitřním povrchem odpovídá Venturiho trubici. Uložení turbíny 37 a kabelu 39 je podobné jako u provedení z obr. 4A až 4D nebo mohou být použity varianty uložení uvedené k provedení z obr. 3A až 3D.

Provedení znázorněné na obr. 6A až 6D je kombinací provedení z obr. 5A a provedení z obr. 4A. Vnitřní a vnější část pláště 41 nejsou navzájem oddělené, části pláště 41 při vstupním konci a při výstupním konci jsou relativně tenkostěnné, v oblasti mezi konci je plášť vyztužený přepážkami a dále je rozšířený, přičemž vnější stěna pláště 41 tvoří v příčném řezu šestiúhelník, zatímco vnitřní stěna pláště 41 v uvedené střední oblasti tvoří v příčném řezu trojúhelník. Nafukovací plášť 41 má vnější tvar průřezu ve formě pravidelného šestiúhelníku a při vstupním konci i při výstupním konci je relativně tenkostěnný, resp. tloušťka jeho stěn po nafouknutí je relativně malá. Ve středové oblasti je pro zvýšení pevnosti nafukovací stěna pláště 41 širší, přičemž v průřezu tvoří tato stěna na vnější straně pravidelný šestiúhelník a na vnitřní straně trojúhelník. V této oblasti je rovněž nafukovací stěna opatřená soustavou přepážek, které alespoň částečně dělí vnitřní nafukovaný prostor stěny na kanálky 33. Vnitřní prostory těchto kanálků jsou s výhodou navzájem propojené, aby mohl být modul 7 nafouknut / vyfouknut přes jediný společný ventil pro nafukování. V plášti 41 je uspořádaná trubice 31. Ta je tvořená fólií, která je vypnutá od vstupního konce nafukovacího pláště 41 k jeho výstupnímu konci tak, že svým vnitřním povrchem odpovídá Venturiho trubici. Uložení turbíny 37 a kabelu 39 je podobné jako u provedení z obr. 4A až 4D. Je ale také možné použít uložení naznačené na obr. 3A až 3D, tedy uložení v bláně, která tvoří předěl mezi vstupní

-8částí modulu a výstupní částí modulu (plášť 41 i fólie 31 by byly dělené na vstupní a výstupní část).

V provedení znázorněné na obr. 7A až 7D je alternativou k provedení z obr. 4A až 4D. Plášť 41 je trubicovitý, při vstupním a při výstupním konci relativně tenkostěnný, zatímco středová část je zesílená. Plášť 41 má v blízkosti konců v průřezu tvar šestiúhelníku, postupně se tento průřez mění na trojúhelníkovitý v oblasti napojení na střední zesílenou část pláště 41, která má po celé své délce v podstatě trojúhelníkovitý průřez. V zesílené části je nafukovací stěna pláště 41 opatřená soustavou přepážek, které alespoň částečně dělí vnitřní nafukovaný prostor stěny na kanálky 33. Vnitřní prostory těchto kanálků jsou s výhodou propojené navzájem i propojené s oblastmi vstupního a výstupního konce pláště 41, aby mohl být modul 7 nafouknut / vyfouknut přes jediný společný ventil pro nafukování. V plášti 41 je uspořádaná trubice 31. Ta je tvořená fólií, která je vypnutá od vstupního konce nafukovacího pláště 41 k jeho výstupnímu konci tak, že svým vnitřním povrchem odpovídá Venturiho trubici. Plášť 41 je navíc opatřený svrchní fóliovou trubicí 43, která prochází od vstupního konce k výstupnímu konci pláště 41 a v celé své délce má v podstatě průřez šestiúhelníku. S výhodou jsou svrchní fóliové trubice 43 sousedních modulů 7 navzájem spojené. Uložení turbíny 37 a kabelu 39 je podobné jako u provedení z obr. 4A až 4D.

Ačkoli byly s ohledem na obr. 3A až 7D popsány různé varianty provedení modulů 7, odborníkovi z dané oblasti budou zřejmé i další alternativy. Šestiúhelníkový vnější průřez plášťů 41 nebo alespoň jejich vstupních a výstupních konců je výhodný při sestavování modulů 7 do polí, resp. skupin, jsou ale také možné varianty s trojúhelníkovým nebo čtvercovým nebo i nepravidelným průřezem pláště 41. Je výhodné, když vnitřní tvar trubice 31 odpovídá tvaru Venturiho trubice, ale obecně postačuje, když se vnitřní tvar trubice 31 od vstupního konce nebo od oblasti přilehlé ke vstupnímu konci, postupně zužuje až k turbíně 37 nebo do oblasti přilehlé k turbíně 37 a následně se od turbíny 37 nebo od oblasti přilehlé k turbíně 37 rozšiřuje směrem k výstupnímu konci. Jinými slovy není nutné, aby byla turbína 37 vždy umístěna v přesně nejužším průřezu a rovněž není nutné, aby se trubice 31 vždy zužovala hned od svého vstupního nebo výstupního konce. Dále je také možné uspořádat v jednom společném plášti 41 dvě nebo dokonce více trubic 31, například tvořených pouze příslušně tvarovanou fólií, v takovém případě je nutné zajistit, aby

-9trubice za provozu držely požadovaný tvar, tedy zejména zajistit vypnutí trubice a upevnění jejího vstupního a výstupního konce.

S výhodou jsou turbíny 37 v systému uspořádány v jedné rovině, zejména ve vertikální rovině. Je výhodné, když je osa otáčení systému v podstatě svislá a rovnoběžná s rovinou 3, ve které jsou uspořádány turbíny 37, přičemž s výhodou prochází v oblasti mezi rovinou turbín 37 a rovinou vstupních konců modulů 7,’ případně v rovině vstupních konců modulů 7.

Na obr. 8 je schématicky znázorněný částečný řez částí nosné konstrukce 6. Jak bylo uvedeno výše, je nosná konstrukce 6 nafukovací. Stěna nosné konstrukce 6 zahrnuje první stěnovou část 61 a druhou stěnovou část 62, které jsou navzájem propojené tak, aby mezi sebou vytvářely nafukovatelný prostor pro vzduch. Pro zvýšení její pevnosti, resp. tuhosti, je výhodné, když je vnitřní prostor nafukovací nosné konstrukce 6, resp. prostor mezi první stěnovou částí 61 a druhou stěnovou částí 62, opatřený soustavou přepážek 64, které alespoň částečně dělí vnitřní nafukovaný prostor na kanálky 63. Vnitřní prostory těchto kanálků 63 jsou s výhodou navzájem propojené, aby mohla být nosná konstrukce 6, případně její určitá část, nafouknuta / vyfouknuta přes jediný společný ventil pro nafukování. S výhodou jsou tyto kanálky uspořádané v rovinách, které jsou kolmé na podélné osy jednotlivých modulů 7. Orientace přepážek 64 a kanálků 63 může být také složitější a tyto mohou být ve více vrstvách, orientace jednotlivých vrstev mohou být vzájemně otočené. Přepážky 64 a kanálky 63 ve stěnách nosné konstrukce 6 nebo jejich vrstvy mohou také tvořit samostatné nafukovací / vyfukovací úseky, a to pro zvětšení prostorové tuhosti a pro zajištění kontinuity fungování v případu disfunkce některých kanálků 63, přepážek 64 či části modulu 7. Obecně lze říct, že ve směru přímého kanálku 63 je konstrukce nejúnosnější, ve směrech na něj kolmých lze nafukovací stěny jejich předělením tvarovat do požadovaných tvarů. Zde uvedené principy tvarování a dělení nafukovací nosné konstrukce 6 však platí i pro další nafukovací prvky celé soustavy.

S výhodou je první stěnová část 61 a / nebo druhá stěnová část 62 vrstvená, tvořená dvojicí fólií 67, mezi nimiž je uspořádaná výztužná textilie 68. Materiálem fólie 67 může být například PE, PP, PA a podobně, materiálem výztužné textilie 68 může být například PE (například UHMWPE), PA (například para-aramidová vlákna kevlar, twaron). Obdobný materiál je využitelný i pro blánu 38 pro uložení turbíny 37.

- 10 - lstí I . _t > » ’

Alternativně je první a / nebo druhá stěnová část vyrobená jako jednovrstvá z dostatečně pevné fólie, případně dvouvrstvá z fólie a výztužné textilie.

Na obr. 9A je schématický axonometrický pohled na obzvlášť výhodné provedení nosné konstrukce 6 s moduly 7, kde nosná konstrukce 6 zahrnuje nafukovací obvodový rám 65, vytvořený dle obr. 8 z první a druhé stěnové části 61, 62, z nichž alespoň jedna je s výhodou vytvořená z dvojice fólií 67 a mezi nimi uspořádané výztužné textilie 68. Vnitřní prostor mezi první a druhou stěnovou částí 61, 62 je opět rozčleněný na navzájem propojené kanálky. Vnitřní prostor obvodového rámu 65 je rozdělený nafukovacími přepážkami 69 na pole v podstatě ve tvaru rovnostranných trojúhelníků, resp. pravidelných trojbokých hranolů. V jednotlivých polích jsou uspořádané soustavy navzájem rovnoběžně uložených modulů 7, přičemž okraje vstupního konce každého z modulů 7 jsou připojené k okrajům vstupních konců sousedních modulů 7, případně k přilehlým oblastem nafukovacích přepážek 69 nebo obvodového rámu 65. Obdobné opatření je s výhodou provedeno i u výstupních konců modulů 7. Tím je vytvořena obzvláště pevná struktura. Moduly 7 jsou pro lepší přehlednost zakresleny v obr. 9A jen do jednoho pole, zatímco v obr. 9B jsou v jednom poli naznačeny a v druhém je zakreslena jen jejich část.

Na obr. 10 je schématicky naznačeno uložení turbíny 37 v trubici 31. Prstenec 50 má především funkci ložiska a je složen ze dvou dalších prstenců, které vůči sobě rotují. Vnější prstenec je statický (je součástí statoru) a je upevněn ve stěnách trubice 31. Vnitřní rotující prstenec a střed rotoru 51 spojují v jeden celek lopatky 52 a dohromady tvoří rotor. Alternativně však střed rotoru 51 v sobě může obsahovat ložisko rotoru, soustavu magnetů a cívek přímo s vývodem vygenerované elektrické energie, v takovém případě je turbína uchycená k trubici 31 pomocí přídržných jednoho či více ramen a prstence (chrání lopatky rotoru před poškozením při dopravě), ke kterým je upevněný střed turbíny. Alternativně může být rotor vůči statoru posuvný ve směru osy rotace.

Prstenec 50 může být upevněný k trubici 31 nebo k bláně 38. V prstenci 50 je upevněná alespoň jedna cívka 53.

Z prstence 50 je vyveden vygenerovaný elektrický proud kabelem 39 a naopak k němu může být přivedeno slaboproudé vedení 55, pomocí kterého se turbína 37 ovládá. Prstenec 50 může rovněž obsahovat kompresor, pomocí kterého se řídí tlak vzduchu v nafukovacích částech modulu 7.

•J ♦ « *

Cívku 53 je možno oddalovat a přibližovat, čímž se mění generované elektrické napětí.Průměr rotoru může být například 0,1 JmJnebo 0,2 m, jsou ale možné i jiné rozměry.

Moduly 7 mohou, ale nemusí zahrnovat plášť 41. Mohou mít například jeden společný nafukovací plášť pro jedno pole modulů 7; v provedení znázorněném na obr. 9A a 9B může být takovýto společný nafukovací plášť ve tvaru trubice s průřezem rovnostranného trojúhelníku použit pro zpevnění soustavy modulů 7, které vyplní jedno trojúhelníkové pole v nosné konstrukci 6.

Na obr. 9B je pak detail nosné konstrukce 6 z obr. 9A, kde je zřetelné rozložení vstupních konců modulů 7 v jednom z polí a dále je naznačeno uložení modulů 7 a blány 38 pro uchycení turbín 37.

Kabely 39 mohou obsahovat vedení pro ovládání turbíny 37, cívek pro generování proudu a případných kompresorů.

S výhodou jsou nafukovací trubice 31 nebo nafukovací pláště 41 dvou nebo více modulů 7 navzájem propojené tak, aby umožnily nafouknout několik dílců z jednoho zdroje stlačeného vzduchu přes jeden ventil.

Součástí systému mohou být také další funkční prvky:

-kompresor a kontrakční soustava lanek a navijáků, díky nimž se nafukovací části elektrárny rozbalí a postaví, a naopak sfouknou a sbalí, tyto dle potřeby udržují systém nebo jen jeho vybrané části natlakované nebo je smršťují;

-frekvenční měnič, do kterého se od mnoha turbín sbíhají fáze elektrických proudů a který proměnné proudy a řízené proměnná napětí usměrní, sjednotí a změní na požadovaný parametr elektrické energie;

- trafostanice, do které se proud vede z frekvenčního měniče a ve které se elektrická energie z jednoho nebo více systémů mění pro přípojku či přímo pro přenosovou soustavu;

-kontrolní jednotka, ze které vedou slaboproudá či vzdušná vedení k výše uvedeným součástem a přes kterou a přes případný dálkový přístup je výstavba i provoz elektrárny řízen.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Systém pro přeměnu energie větru na elektrickou energii, který zahrnuje soustavu modulů (7), které zahrnují trubici (31) se vstupním koncem pro vstup větru, s výstupním koncem pro výstup větru a mezi nimi uspořádanou zúženou oblastí, ve které nebo přilehle k ní je ve vnitřním prostoru trubice (31) uspořádaná turbína (37) opatřená jednak generátorem pro převod energie větrem poháněné turbíny (37) na elektrický proud a jednak kabelem pro odvod vyrobené elektrické energie, vyznačující se tím, že zahrnuje nafukovací nosnou konstrukci (6), ke které jsou moduly (7) upevněny.
2. Systém podle nároku 1, vyznačující se tím, že trubice (31) modulů (7) mají nafukovací stěny a / nebojsou trubice (31) tvořené fólií a opatřené nafukovacím pláštěm (41).
3. Systém podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že trubice (31) a / nebo pláště (41) navzájem přilehlých modulů (7) jsou alespoň v oblasti svých vstupních konců a / nebo výstupních konců navzájem spojené a současně jsou pláště (41) a / nebo trubice (31) přiléhající k nosné konstrukci (6) spojené s nosnou konstrukcí (6).
4. Systém podle nároku 3, vyznačující se tím, že vnitřní prostor nafukovacích stěn trubice (31) a / nebo stěn nafukovacího pláště (41) a / nebo nafukovacích stěn nosné konstrukce (6) je pro zvýšení tuhosti a tvarové stálosti alespoň částečně rozčleněný přepážkami na navzájem propojené kanálky (33, 63) a / nebo jsou v něm uspořádané propojovací prvky propojující protilehlé stěnové části (61, 62).
5. Systém podle kteréhokoli z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že dále zahrnuje blánu (38), která je upevněná k nosné konstrukci (6) kolmo k podélným osám modulů (7) a která je opatřená otvory, ve kterých jsou upevněné turbíny (37) jednotlivých modulů (7).
6. Systém podle kteréhokoli z nároků 2 až 5, vyznačující se tím, že nafukovací plášť (41) trubice (31) je zesílený v oblasti obklopující trubici (31) v oblasti jejího zúženého průřezu.

i » ΐ

- 13 ( *
7. Systém podle kteréhokoli z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že pro směrování větru do modulů (7) a pro nárůst sání vzduchu u výstupních konců přesahují okraje nosné konstrukce (6) a / nebo okraje obvodového rámu (65) rovinu vstupních konců na jedné straně a / nebo rovinu výstupních konců na druhé straně.
8. Systém podle kteréhokoli z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že alespoň část nafukovací nosné konstrukce je z trojvrstvého materiálu, který zahrnuje dvojicí fólií a mezi nimi uspořádanou textilii.
9. Systém podle kteréhokoli z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že dále zahrnuje nosný sloup, zejména nafukovací nosný sloup (4), na kterém je nosná konstrukce (6) upevněna otočně kolem svislé osy.
10. Systém podle kteréhokoli z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že nosná konstrukce (6) zahrnuje nafukovací obvodový rám (65), s výhodou rozčleněný nafukovacími přepážkami (69) na pole vymezující v nafouknutém stavu prostory odpovídající nejlépe trojbokým hranolům, zejména pravidelným trojbokým hranolům, a v každém z polí je uspořádána skupina modulů (7).