MD1151Z - Instalaţie de conversie a energiei eoliene - Google Patents

Abstract

Invenţia se referă la sisteme de conversie a energiilor regenerabile, şi anume la instalaţii de conversie a energiei eoliene.Instalaţia de conversie a energiei eoliene include turnul (1), în care la diferite înălţimi H1=f(Vnom) şi, respectiv, H2=f(Vnom) sunt instalate coaxial rotoare eoliene (2) şi (5) cu direcţii de rotaţie inverse, arborii cărora sunt uniţi cu părţile cilindrice ale rotorului generatorului electric cu magneţi permanenţi (8). Pe capătul de sus al turnului (1) la înălţimea H3=f(Vnom) sunt instalate vertical rotoare de tip Savonius (13) şi de tip Darrieus (15), care sunt uniţi cu rotoarele unui generator electric cu magneţi permanenţi (17).

Description

Invenţia se referă la sisteme de conversie a energiilor regenerabile, şi anume la instalaţii de conversie a energiei eoliene.

Este cunoscută soluţia tehnică, care include un turn, în care sunt instalate două rotoare eoliene, un generator de curent electric, un acumulator inerţial de energie, totodată în centrul concentratorului este instalată o ţeavă cilindrică de aspiraţie, iar în interiorul turnului este montat coaxial un con. Suprafaţa interioară a turnului şi suprafaţa exterioară a conului sunt conectate între ele prin pereţi despărţitori formând în ţeava cilindrică de aspiraţie canale de aer, care se îngustează de la extremităţi spre centru şi de jos în sus. Totodată, în ţeava cilindrică de aspiraţie sunt amplasate rotoare eoliene, care sunt instalate pe un arbore vertical, care transmite rotaţia de la rotor la arborele generatorului electric şi acumulatorul inerţial de energie. Pe partea de sus a pereţilor despărţitori sunt montate articulat clapete pentru direcţionarea curentului de aer [1].

Dezavantajul soluţiei date constă în eficienţă de conversie şi productivitate redusă.

De asemenea, este cunoscută o instalaţie de conversie a energiei eoliene, care conţine o ţeavă de aspiraţie, amplasată în interiorul difuzorului convergent şi deflectorului cu ferestre, şi o giruetă. Confuzorul este instalat pe acoperişul unei clădiri rezidenţiale cu pod. Capătul inferior al ţevii de aspiraţie este fixat şi comunică cu încăperea podului. Girueta se află pe deflector şi este legată cinematic cu uşile reglabile şi grilajul de protecţie, care este instalat pe ferestre. Motoarele eoliene sunt amplasate în interiorul deflectorului şi sunt instalate coaxial în interiorul ţevii de aspiraţie, totodată rotoarele eoliene sunt montate pe un arbore vertical, care este unit cu rotorul generatorului electric [2].

Dezavantajul soluţiei date, de asemenea, constă în eficienţă de conversie şi productivitate redusă.

Problema pe care o rezolvă invenţia propusă constă în realizarea unei instalaţii de conversie a energiei eoliene ce va asigura un grad mai înalt de captare a energiei curenţilor de aer.

Instalaţia de conversie a energiei eoliene, conform invenţiei, înlătură dezavantajele menţionate mai sus prin aceea că include un turn, în care la înălţimea H1=f(Vnom) este instalat vertical un rotor eolian, palele aerodinamice ale căruia sunt instalate în butucul rotorului sub un unghi de atac -α=2…10° faţă de planul orizontal, la înălţimea H2=f(Vnom) este instalat coaxial cu primul un al doilea rotor eolian, palele aerodinamice ale căruia sunt instalate în butucul rotorului sub un unghi de atac +α=2…10° faţă de planul orizontal. Instalaţia mai conţine un generator electric cu magneţi permanenţi, care include un stator unit rigid cu turnul şi un rotor executat din două părţi cilindrice separate, una dintre care este unită cu arborele primului rotor eolian, iar a doua - cu arborele celui de al doilea rotor eolian. Pe capătul de sus al turnului la înălţimea H3=f(Vnom) sunt instalate un rotor de tip Savonius cu pale elicoidale, diametrul cărora este egal cu diametrul gurii turnului, şi un rotor de tip Darrieus cu pale elicoidale, care sunt respectiv uniţi cu prima şi cea de a doua parte cilindrică a rotorului celui de-al doilea generator electric cu magneţi permanenţi.

Rezultatul tehnic al invenţiei constă în aceea că în interiorul turnului sunt instalate la diferite înălţimi două rotoare eoliene, formând o distanţă între aceste rotoare, care asigură restabilirea vitezei nominale a curenţilor de aer legate, respectiv, cu cele două părţi cilindrice separate ale rotorului generatorului electric cu magneţi permanenţi, ce asigură majorarea eficienţei de conversie şi a cantităţii de energie produse într-o unitate de timp. Suplimentar pe capătul turnului şi în afara acestuia sunt instalate pe acelaşi ax vertical rotorul eolian de tip Savonius, care este acţionat de curenţii de aer generaţi de turn şi rotorul eolian de tip Darrieus cu pale elicoidale ce asigură majorarea eficienţei de conversie şi a cantităţii de energie produse de instalaţie.

Invenţia se explică prin desenele din fig. 1 - 5, care reprezintă:

- fig. 1, vederea generală a instalaţiei de conversie a energiei eoliene;

- fig. 2, reprezentarea unghiului de atac al palelor primului rotor eolian;

- fig. 3, reprezentarea unghiului de atac al palelor celui de al doilea rotor eolian;

- fig. 4, vederea A din fig. 1;

- fig. 5, vederea generală a capătului de sus al turnului.

Instalaţia de conversie a energiei eoliene include turnul 1 (fig. 1), în care la înălţimea H1, stabilită în funcţie de viteza nominală a curenţilor de aer H1=f(Vnom), este instalat vertical rotorul eolian cu ax orizontal 2, palele 3 (fig. 2) ale căruia sunt instalate în butucul 4, sub un unghi de atac -α=2…10°, faţă de planul orizontal al rotorului eolian 2. La înălţimea H2, stabilită în funcţie de viteza nominală a curenţilor de aer H2=f(Vnom), este instalat vertical rotorul eolian cu ax orizontal 5, palele 6 (fig. 3) ale căruia sunt instalate în butucul 7, sub un unghi de atac +α=2…10° faţă de planul orizontal al rotorul eolian 5. Generatorul electric cu magneţi permanenţi 8 include un stator 9 (fig. 4) unit rigid cu turnul 1 şi un rotor executat din două părţi cilindrice 10 şi 11 unite cu arborele rotoarelor eoliene 2 şi, respectiv, 5. Pe capătul de sus al turnului 1 (fig. 5), la înălţimea H3, stabilită în funcţie de viteza nominală a curenţilor de aer, sunt instalate suplimentar un rotor eolian cu ax vertical de tip Savonius 13 cu pale elicoidale 14 şi un rotor eolian cu ax vertical de tip Darrieus 15 cu pale elicoidale 16. Generatorul electric cu magneţi permanenţi 17 include un stator 18 unit rigid cu turnul 1 şi părţile cilindrice 19 şi 20 ale rotorului, care sunt unite cu arborele rotorului eolian de tip Savonius 13 şi, respectiv, cu arborele rotorului eolian de tip Darrieus 15.

Instalaţia funcţionează în felul următor.

Curenţii de aer acţionează asupra palelor aerodinamice 3 ale rotorului eolian 2, antrenându-l în mişcare de rotaţie într-o direcţie, care este transmisă părţii cilindrice 10 a rotorului generatorului electric cu magneţi permanenţi 8. Curenţii de aer cedează aproximativ 35% din energie rotorului 2, totodată până la înălţimea H2 curenţii de aer ating viteza nominală Vnom, care acţionează palele aerodinamice 6 ale celui de al doilea rotor eolian 5.

Direcţia de rotaţie a rotorului eolian 5 este inversă direcţiei de rotaţie a rotorului eolian 2 datorită instalării palelor 6 din butucul 7 al rotorului eolian 5 sub unghiul de atac +α, iar a palelor 3 din butucul 4 al rotorului eolian 2 sub unghiul de atac -α. Mişcarea de rotaţie a rotorului eolian 5 este transmisă părţii cilindrice 11, iar a rotorului eolian 2 - părţii cilindrice 10 a rotorului generatorului 8. Astfel se va mări cantitatea de energie electrică produsă de generatorul 8. Curenţii de aer care trec prin rotorul eolian 5 cedează aproximativ 35% din energie. La înălţimea H3 curenţii de aer ating viteza nominală cu care acţionează asupra palelor elicoidale 14 cu elice de dreapta ale rotorului de tip Savonius 13, antrenându-l în mişcare de rotaţie într-o direcţie. Această mişcare de rotaţie a rotorului de tip Savonius 13 este transmisă părţii cilindrice 19 a rotorului generatorului electric cu magneţi permanenţi 17. Curenţii de aer laterali din afara turnului 1 acţionează asupra palelor aerodinamice elicoidale 16 cu elice de stânga, antrenând rotorul eolian de tip Darrieus 15 în mişcare de rotaţie în direcţie inversă direcţiei rotorului eolian de tip Savonius 13.

Ca rezultat rotoarele eoliene cu ax vertical instalate la înălţimea H3 pe capătul de sus al turnului 1 vor produce energie electrică suplimentară atât prin conversia energiei curenţilor de aer din interiorul turnului 1, cât şi din afara lui.

Astfel, soluţia tehnică complexă propusă asigură majorarea eficienţei de conversie a energiei curenţilor de aer din interiorul turnului 1, care trec prin trei trepte de conversie amplasate la diferite înălţimi, şi anume a rotoarelor eoliene 2, 5 şi de tip Savonius 13, amplasaţi, respectiv, la înălţimile H1, H2, H3, ceea ce contribuie la majorarea productivităţii instalaţiei.

1. RU 2060353 C1 1996.05.20

2. RU 2038511 C1 1995.06.27

Claims (1)

1. Instalaţie de conversie a energiei eoliene, care include un turn, în care la diferite înălţimi sunt instalate rotoare eoliene, caracterizată prin aceea că în turn la înălţimea H1=f(Vnom) este instalat vertical un rotor eolian, palele aerodinamice ale căruia sunt instalate în butucul rotorului sub un unghi de atac -α=2…10° faţă de planul orizontal; la înălţimea H2=f(Vnom) a turnului este instalat coaxial cu primul un al doilea rotor eolian, palele aerodinamice ale căruia sunt instalate în butucul rotorului sub un unghi de atac +α=2…10° faţă de planul orizontal; un generator electric cu magneţi permanenţi, care include un stator unit rigid cu turnul şi un rotor executat din două părţi cilindrice separate, una dintre care este unită cu arborele primului rotor eolian, iar a doua - cu arborele celui de al doilea rotor eolian; pe capătul de sus al turnului la înălţimea H3=f(Vnom) sunt instalate un rotor de tip Savonius cu pale elicoidale, diametrul cărora este egal cu diametrul gurii turnului, şi un rotor de tip Darrieus cu pale elicoidale, care sunt respectiv uniţi cu prima şi cea de a doua parte cilindrică a rotorului celui de-al doilea generator electric cu magneţi permanenţi.