EA005345B1 - Ветровой комплекс - Google Patents

Abstract

Изобретение касается ветрового комплекса, содержащего множество ветроэнергетических установок, которые расположены вокруг защищаемого здания. Изобретение предусматривает наличие малого (как можно меньшего) расстояния между ветроэнергетическими установками и/или зданием.

Description

Изобретение относится к ветровому комплексу. Ветровые комплексы содержат множество ветроэнергетических установок и известны уже давно. Такие ветровые комплексы обычно отличаются тем, что множество ветроэнергетических установок расположено с возможностью накопления энергии на некоторой площади, а электрическая энергия, вырабатываемая ветроэнергетическими установками, предпочтительно подается в сеть энергоснабжения посредством пункта общего подключения к сети. В связи с такими ветровыми комплексами дополнительное внимание также уделяется тому, что отдельные ветроэнергетические установки не расположены на исключительно малом расстоянии друг относительно друга, так что в наихудшем случае одна установка не расположена непосредственно в аэродинамической тени другой установки, вследствие чего существующее ветряное энергоснабжение используется лишь на уровне ниже оптимального.

Согласно настоящему изобретению, предложен ветровой комплекс, для которого первоочередным приоритетом являются не оптимальное использование ветра и выработка энергии, а защита здания, которое находится в пределах ветрового комплекса, например, защита атомной электростанции.

Как показали события 11 сентября 2001 г. в Нью-Йорке, высотные здания или небоскребы или иные здания, которые необходимо защищать, например, такие, как атомные электростанции, не защищены или очень неадекватно защищены от авиалайнеров, пытающихся в них врезаться.

По общему признанию, атомные электростанции проектируются таким образом, что даже военный самолет может разрушиться, врезаясь в них, но разрушение авиалайнеров с несколькими тоннами керосина на борту до настоящего времени даже не рассматривалось, так что до настоящего времени еще не принимались меры безопасности для адекватной защиты ядерных электростанций от такой ситуации, возникновение которой по теории вероятностей считается маловероятным, но, как показали события, исключить ее, по общему признанию, нельзя.

Ядерные электростанции имеют множество бетонных кожухов, которые предназначены для адекватной защиты здания в случае оказания на него интенсивного силового воздействия снаружи. Однако в случае преднамеренного разрушения авиалайнера на таком здании воздействие различных конструктивных защитных мер по предотвращению общего расплавления не успело бы начаться.

Даже отключение ядерной электростанции не обеспечивает какую-либо дополнительную помощь в данном случае, потому что даже у отключенной ядерной электростанции имеется большая величина потенциала излучения, которое могло бы высвободиться в случае преднамеренного разрушения здания и могло бы вызвать невообразимую катастрофу.

Это изобретение направлено не только на высокоэффективную защиту именно таких зданий, как ядерные электростанции, но и на разработку мер, которые можно реализовать сравнительно легко, а также сравнительно эффективно с точки зрения затрат, причем конкретное преимущество мер согласно изобретению заключается также в том, что, помимо обеспечения защиты для здания, за счет надлежащего подвода ветра можно также дополнительно вырабатывать рекуперативную энергию и подавать ее в сеть, а более конкретно, это можно делать даже в случае, если ядерную электростанцию приходится отключать от сети на некоторое время по оперативным причинам.

Поскольку ядерные электростанции обычно сооружают в сельской местности, то также не возникает какая-либо конкретная проблема, если вокруг них будет создан ветровой комплекс, в частности, потому что земля вокруг ядерной электростанции обычно принадлежит компании-оператору ядерной электростанции, и строительство ветроэнергетических установок не считается причиной возникновения конкретных проблем с разрешением строительства.

Поскольку в месте нахождения ядерной электростанции всегда имеется средство подачи в силовую сеть, подача электрической энергии из ветроэнергетических установок в такую сеть при более низких затратах (на оборудование) также возможна без каких-либо проблем.

В частности, в связи с ветровым комплексом согласно настоящему изобретению следует отметить, что уместнее располагать ветроэнергетические установки ветрового комплекса как можно ближе друг к другу и к защищаемому зданию. В некоторых обстоятельствах это означает, что имеющийся ветер не используется оптимальным образом. Вместе с тем, следует отметить, что за счет надлежащего расположения ветроэнергетических установок ветровой комплекс согласно изобретению служит достижению гарантии защиты для здания ядерной электростанции, а не, например, достижению оптимальной выработки энергии. Следует понимать, что расстояние, на которое ветроэнергетические установки удалены друг от друга, а также от здания, остается настолько большим, что в любой возникающей ситуации возможно надежное исключение вступления лопастей роторов ветроэнергетических установок в контакт с другими ветроэнергетическими установками или зданием.

Предпочтительно высота ступицы ветроэнергетических установок ветрового комплекса согласно изобретению находится в диапазоне между 80 и 130 м или более, а также предпочтительно использовать установки очень высокой выходной мощности, иными словами, использовать, например, такие установки, диаметр ротора которых составляет 40 м или более, предпочтительно 100 м или более.

Если бы теперь кто-нибудь захотел направить коммерческий самолет на ядерную электростанцию и попытаться разрушить ее, то пилоту пришлось бы сначала пролететь над ветроэнергетическими установками, так что простой факт касания коммерческим самолетом подвесного кожуха ветроэнергетической

- 1 005345 установки, пилона ветроэнергетической установки или даже лопастей ротора ветроэнергетической установки автоматически привел бы к тому, что этот самолет взорвался бы так, что взрывы, создающие опасность для здания, произошли бы уже на достаточном расстоянии от него и больше не происходили бы непосредственно в или на здании.

Поскольку внутренняя высота ядерных электростанций, в частности, зданий реакторов, обычно находится в диапазоне между 40 и 50 м, то если, например, расстояние от здания реактора до внутреннего кольца ветроэнергетических установок ветрового комплекса составляет примерно 100 м, то самолету практически невозможно сначала пролететь над ветроэнергетическими установками, а потом разрушиться на здании ядерной электростанции из-за высокой скорости и очень больших углов крутого снижения, которые делают соответствующие управляемые траектории полета с крутым снижением невозможными в случае коммерческого самолета.

В частности, предпочтительно, чтобы лопасти роторов также были покрыты камуфляжной краской, так что для пилота самолета, приближающегося в полете, становится практически невозможно обдуманно миновать вращающиеся лопасти роторов.

Если ветроэнергетические установки ветрового комплекса расположены в одном, двух, трех или более воображаемых кольцах вокруг здания ядерной электростанции, то их можно расположить так, что перелет через кольца на высоте пилонов ветроэнергетических установок тоже окажется невозможным.

Конкретное преимущество ветрового комплекса согласно изобретению заключается также в том, что монтаж такой защиты здания можно осуществить, не прерывая текущую эксплуатацию ядерной электростанции, и даже если затраты на возведение ветрового комплекса должны составлять порядка 50 миллионов евро, то эта сумма очень невелика по сравнению со стоимостью других строительных мероприятий по защите ядерной электростанции, и в этой связи нужно отметить, что такие строительные мероприятия в настоящее время еще даже не разработаны, а их разработка уже обойдется в несколько раз больше тех затрат, которые потребуются для строительства ветрового комплекса.

Кроме того, стоимость ветрового комплекса может быть снижена тем, что при работе ветроэнергетических установок ток также подается в сеть энергоснабжения, компенсируя затраты, и таким образом эффективная защита для здания ядерной электростанции не должна приобретаться за счет единовременного капитального вложения, но может быть снижена с этой точки зрения после достаточно короткого периода времени.

Преимущественно в отношении ветрового комплекса согласно изобретению необходимо отметить, что высоту ступицы, т. е. ту высоту несущих конструкций машин, на которой расположена ветроэнергетическая установка, выгодно иметь как можно большей, например, равной 60 м или более, а в предпочтительном варианте находящейся в диапазоне между 110 и 140 м, причем параметры технически легко осуществимы в настоящее время (с помощью решетчатых мачт, бетонных пилонов или башен).

Тогда в случае использования крупногабаритных ветроэнергетических установок, например, типа Е-66 (диаметр ротора 66 или 70 м) или Е-112 (диаметр ротора 112 м) фирмы «ЭНЕРКОН» (ΕΝΕΡΓΌΝ), высота ветроэнергетической установки в верхнем положении на двенадцать часов лопасти ротора уже составляет 150 м или более.

Такие крупногабаритные ветроэнергетические установки вышеуказанного типа также обладают преимуществом, которое заключается в том, что сама несущая конструкция машины имеет очень большую массу, которая в некоторых ситуациях даже больше, чем суммарная масса самолета, который мог бы подлететь к установке, так что столкновение между ветроэнергетической установкой и самолетом в любом случае приведет к тому, что самолет взорвется и полностью разрушится.

Если коммерческий самолет взрывается на расстоянии от 100 до 250 м от ядерной электростанции, то многие отдельные части взрывающегося самолета все же смогут упасть на ее здание, но теперь разрушение этого здания окажется невозможным ни при каких обстоятельствах, поскольку энергия удара отдельных частей оказывается заметно меньшей, чем энергия, на которую уже рассчитано здание реактора.

Чтобы обеспечить повышенный уровень защиты для всего воздушного пространства вокруг ядерной электростанции, можно также оснастить некоторые (или все) ветроэнергетические установки ветрового комплекса соответствующими радиолокационными передатчиками, наличие которых позволяет также следить за воздушным пространством в большой зоне вокруг ядерной электростанции и своевременно принимать надлежащие меры в случае, если каким-либо образом будет обнаружено, что коммерческий самолет находится на курсе столкновения со зданием ядерной электростанции.

Одна из таких мер также может предусматривать запуск ракет, которые расположены либо на пилоне, либо на или в несущих конструкциях (подвесных кожухах) машин ветроэнергетической установки.

В качестве дополнительной меры на случай обнаружения коммерческого самолета, находящегося на курсе столкновения с ядерной электростанцией, можно предусмотреть работу роторов на повышенной скорости вращения, то есть той скорости вращения, которая недопустима и не выгодна для ветроэнергетической установки с позиции управления работой или с позиции аспектов безопасности, но повышает вероятность столкновения самолета с такой установкой.

- 2 005345

Дополнительная мера также может предусматривать отключение всех средств навигационного освещения или сравнимые меры в случае обнаружения коммерческого самолета, находящегося на курсе столкновения со зданием ядерной электростанции.

В случае безветрия в качестве одной меры можно предусмотреть расположение лопастей роторов (у ротора ветроэнергетической установки обычно три лопасти) таким образом, что они будут расположены в положениях на шесть часов, на десять часов и на два часа. Весьма выгодным является также расположение лопастей роторов в положениях на двенадцать часов, на четыре часа и на восемь часов.

На чертеже показан приводимый в качестве примера вид в плане ветрового комплекса согласно изобретению.

В этом случае предусматривается расположение множества ветроэнергетических установок на как можно меньшем расстоянии друг от друга в двух воображаемых кольцах А, В вокруг защищаемого здания.

Можно также предусмотреть дополнительную меру для повышения степени защиты, заключающуюся в том, что в кризисных ситуациях, т.е. когда можно ожидать соответствующей попытки нападения на ядерную электростанцию, обеспечивается вращение роторов ветроэнергетических установок посредством тока из сети энергоснабжения, чтобы таким образом сделать всю область, которую охватывает каждый ротор, защитным экраном. В альтернативном конкретном варианте осуществления в такой ситуации можно также ориентировать соответствующие роторы ветроэнергетической установки таким образом, что они прикроют защищаемое здание на максимально возможной площади, вследствие чего азимутальная ориентация несущих конструкций машин осуществляется независимо от соответствующего направления ветра.

Чтобы активное вращение ротора также можно было осуществлять с помощью электрической энергии из сети энергоснабжения, в некоторых ситуациях приходится предусматривать для этой цели инвертор, посредством которого можно обеспечивать правильную подачу энергии из сети энергоснабжения в соответствии со статорными обмотками генератора. Вместе с тем, нужно отметить, что специалист в данной области техники осведомлен о мерах, которые ему придется принимать, если перед ним встанет задача обеспечения вращения роторов ветроэнергетической установки посредством электрической энергии из сети энергоснабжения.

Claims (8)

1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

   1. Ветровой парк, содержащий совокупность ветроэнергетических установок (УЕА), которые расположены вокруг здания (АКАУ), которое необходимо защитить, при этом между ветроэнергетическими установками и/или между ними и зданием предусмотрено некоторое малое (как можно меньшее) расстояние.
2. 2. Ветровой парк по п.1, отличающийся тем, что расстояние между соседними ветроэнергетическими установками является настолько малым, что, когда роторы ветроэнергетических установок ориентированы в одном и том же направлении, они находятся близко друг к другу, и тогда расстояние между концами лопастей роторов различных ветроэнергетических установок при наибольшем промежутке между ними составляет менее 50 м, предпочтительно менее 5 м.
3. 3. Ветровой парк по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что ветроэнергетические установки расположены по меньшей мере в двух воображаемых кольцах (А, В) вокруг здания.
4. 4. Ветровой парк по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что высота ступицы ветроэнергетических установок составляет 80 м, или более предпочтительно 120 м или более.
5. 5. Ветровой парк по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что в случае безветрия или в случае останова ветроэнергетической установки, роторы которой имеют по три лопасти ротора, обеспечивают расположение лопастей роторов, в соответствии с которым эти лопасти оказываются в положениях на 6, на 10 и на 2 ч.
6. 6. Ветровой парк по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что защищаемым зданием является ядерная электростанция (АКАУ).
7. 7. Ветровой парк по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что некоторые или все ветроэнергетические установки ветрового парка оснащены радиолокационным передатчиком, посредством которого можно следить за пространством, в частности воздушным пространством, вокруг ветрового парка на предмет обнаружения маневров летательных аппаратов.
8. 8. Применение одной или более ветроэнергетических установок для защиты здания, в частности ядерной электростанции (АКАУ).