NO20110864A1

NO20110864A1 - System for generating electrical energy through capture and conversion of renewable energy

Info

Publication number: NO20110864A1
Application number: NO20110864A
Authority: NO
Inventors: Geir Monsen Vavik
Original assignee: Geir Monsen Vavik
Priority date: 2011-06-15
Filing date: 2011-06-15
Publication date: 2012-12-17

Abstract

Foreliggende oppfinnelse angår system for produksjon av elektrisk energi gjennom fangst av fornybar energi og spesielt vindenergi, ved hjelp av installasjoner som er økonomiske fordelaktige, lite omfangsrike og lite synlige i miljøet.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to systems for the production of electric energy through the capture of renewable energy and in particular wind energy, by means of installations which are economically advantageous, low in scale and not visible in the environment.

Description

INNLEDNING INTRODUCTION

Foreliggende oppfinnelse gjelder system for fangst av fornybar energi som naturlig eller kunstig er til stede og utnyttelse av den gjennom elektrisk energi. Oppfinnelsen gjelder særlig metoder for å realisere vindturbiner med små fysiske størrelser og høy effekt. The present invention relates to a system for capturing renewable energy that is naturally or artificially present and utilizing it through electrical energy. The invention particularly applies to methods for realizing wind turbines with small physical sizes and high power.

BAKGRUNN BACKGROUND

Vindturbiner er de siste årene blitt en levedyktig teknologi for kommersialiserbar leveranse av elektrisk kraft. Hovedprinsippene for teknologien har ikke endret seg vesentlig siden de første vindturbinene for mer enn hundre år siden. In recent years, wind turbines have become a viable technology for the commercial delivery of electrical power. The main principles of the technology have not changed significantly since the first wind turbines more than a hundred years ago.

Noen forsøk har vært gjort på å lage vindturbiner med lignende prinsipper som jetmotorer. Disse forsøkene har ikke vært særlig vellykkede, selv om noen av dem er blitt til kommersielle produkter, men med svært liten utbredelse. Some attempts have been made to create wind turbines using similar principles to jet engines. These attempts have not been very successful, although some of them have become commercial products, but with very little distribution.

Den langt dominerende teknologien for vindturbiner er to- og trebladet propell koplet til en generator direkte eller via gir. By far the dominant technology for wind turbines is a two- and three-bladed propeller connected to a generator directly or via gears.

Denne teknologien gir utførelser og fysiske størrelser som svært ofte i liten grad er forenlig med moderne miljøbetraktninger. Årsaken er at vindfangsten med kjent teknologi krever stort rotasjonsareal for propell vingene og at dette arealet må eleveres høyest mulig for å utnytte det mest mulig laminære vindfeltet som ligger over det mer turbulente og svekkede vindfeltet som er sterkest influert av bakkefriksjon og terreng. This technology provides designs and physical sizes that are very often only marginally compatible with modern environmental considerations. The reason is that the wind capture with known technology requires a large rotation area for the propeller blades and that this area must be raised as high as possible in order to make the most of the laminar wind field that lies above the more turbulent and weakened wind field that is most strongly influenced by ground friction and terrain.

De samme parametre gir også komplisert fabrikasjon av turbiner, store investeringskostnader, store driftskostnader, vanskelige logistikkoperasjoner, samt en hel rekke andre problemer og utfordringer. Ikke minst lider slike turbiner av utsteiling og må stenges av når de kan gi mest energi og raskest nedbetaling av investeringer, nemlig i sterk vind. The same parameters also result in complicated manufacturing of turbines, large investment costs, large operating costs, difficult logistics operations, as well as a whole range of other problems and challenges. Not least, such turbines suffer from stalling and must be shut down when they can provide the most energy and the fastest repayment of investments, namely in strong winds.

Også anlegg for andre typer fornybar energi leder av lignende ulemper og hindringer hvor fysisk størrelse for anleggene alltid er en meget utfordrende faktor, ikke minst økonomisk. Installations for other types of renewable energy also lead to similar disadvantages and obstacles, where the physical size of the installations is always a very challenging factor, not least financially.

Ser vi på naturen selv, vet vi at meget ofte klarer denne å skape enormt store energimengder over ganske lokale områder uten hjelp av fysiske strukturer som kan tilsvare menneske skapte anlegg slik som vind turbin parker, for eksempel. Å gjenskape eller etterligne kunstig enkelte naturfenomener har alltid vært menneskenes drøm. Dette har vist seg svært vanskelig i praksis. Et eksempel er vannstrøm og bølgekraftverk, som med få unntak har gitt liten energiinnhøstning i forhold til investeringer, dersom energiuttaket i det hele tatt har vært positivt over lengre tid. If we look at nature itself, we know that it very often manages to create enormous amounts of energy over quite local areas without the help of physical structures that can correspond to man-made facilities such as wind turbine parks, for example. Reproducing or imitating certain natural phenomena artificially has always been the dream of humans. This has proven very difficult in practice. An example is water flow and wave power plants, which with few exceptions have yielded little energy harvest in relation to investments, if the energy output has been positive at all over a long period of time.

Samtidig finnes eksempler på teknikker som etterligner for eksempel meteorologiske fenomener i mindre skala. Et eksempel er svingdører hvor såkalte luftkniver etablerer en barriere mellom varm og kald luft. At the same time, there are examples of techniques that imitate, for example, meteorological phenomena on a smaller scale. An example is swing doors where so-called air knives establish a barrier between hot and cold air.

FORMÅL PURPOSE

Det er behov for en ny teknologi for vindturbiner som er vesentlig mer miljøvennlig, kan fabrikkeres rimeligere, er rimeligere i drift og gir enklere logistikkoperasjoner. There is a need for a new technology for wind turbines that is significantly more environmentally friendly, can be manufactured more cheaply, is less expensive to operate and provides simpler logistics operations.

Videre er det behov for en ny vindturbinteknologi som er vesentlig billigere å bygge ut over store områder. Slik sett trenger ikke teknologien gi særlig høy virkningsgrad isolert sett, fordi lavere investeringer gjør at like mye eller høyere total virkningsgrad over lang tid, som ett år, oppnås gjennom antall og volum og derigjennom å kunne utnytte et større horisontalt areal. Virkningsgrad kan altså betraktes som forholdt mellom effekttimer pr. år og investeringer. Furthermore, there is a need for a new wind turbine technology that is significantly cheaper to build out over large areas. In this sense, the technology does not need to provide a particularly high degree of efficiency in isolation, because lower investments mean that the same or higher total efficiency over a long period of time, such as one year, is achieved through number and volume and thereby being able to utilize a larger horizontal area. Efficiency can therefore be regarded as the ratio between power hours per years and investments.

Det følger at et formål med oppfinnelsen er å høste fornybar energi i større høyde over bakken uten å behøve å ha strukturelle installasjoner i tilsvarende høyde. It follows that one purpose of the invention is to harvest renewable energy at a greater height above the ground without having to have structural installations at a corresponding height.

Videre er det et formål å oppnå så positiv miljøprofil at helt nye områder kan bygges ut med vindturbiner, hvor det i dag er utelukket av miljøhensyn. Furthermore, it is an aim to achieve such a positive environmental profile that entirely new areas can be developed with wind turbines, where this is currently excluded for environmental reasons.

Enda et formål er å få en så mekanisk robust teknologi at dagens problemer og utfordringer med kjent vindturbinteknologi overvinnes i en slik grad at helt nye områder kan bygges ut selv med slike forutsetninger. Et formål er også, så langt det er mulig, helt eller delvis å unngå høye, kostbare master for montering av vindturbiner for dermed å redusere strukturenes utstrekning ytterligere, med de positive konsekvenser det kan få. På land, for eksempel på fjelltopper, kan en betydelig reduksjon av synbarheten oppnås med en meget lav høyde for de omfangsrike strukturer. Ti sjøs vil en viss større mastehøyde være nødvendig for å beskytte utstyr mot bølger, salttåke samt å unngår turbulens når det er høy sjø. Tross dette kan totalhøyden for den massive konstruksjonen reduseres i meget betydelig og kostnadsbesparende grad. Another aim is to obtain such a mechanically robust technology that the current problems and challenges with known wind turbine technology are overcome to such an extent that completely new areas can be developed even with such assumptions. An aim is also, as far as possible, to completely or partially avoid high, expensive masts for the installation of wind turbines in order to further reduce the extent of the structures, with the positive consequences this can have. On land, for example on mountain tops, a significant reduction in visibility can be achieved with a very low height for the bulky structures. At sea, a certain greater mast height will be necessary to protect equipment against waves, salt fog and to avoid turbulence when there are high seas. Despite this, the total height of the massive construction can be reduced to a very significant and cost-saving extent.

OPPFINNELSEN THE INVENTION

I motsetning til kjent teknologi bygger oppfinnelsen på at innretninger tilføres energi for å øke eller få i stand innhøstning av fornybar energi over et gitt, horisontalt areal. Videre oppnår oppfinnelsen dette med en meget lav vertikal installasjonshøyde for strukturer. Oppfinnelsen benytter seg av fysikalske mekanismer som vil være ikke synlige. En av oppfinnelsens fordeler er at den i mange sammenhenger vil oppfattes som ikke synlig eller skjemmende. Enkelte utførelser av oppfinnelsen vil av legmann kunne kalles usynlige vindturbiner. Strukturene vil dermed i vesentlig grad synes mindre og skjemme miljøet mindre. Kostnadene for mekaniske konstruksjoner blir vesentlig lavere. En grunn er at kostbare, mekaniske konstruksjoner for suspendering av tunge objekter i stor høyde under ekstreme værforhold unngås. In contrast to known technology, the invention is based on devices being supplied with energy to increase or enable the harvesting of renewable energy over a given, horizontal area. Furthermore, the invention achieves this with a very low vertical installation height for structures. The invention makes use of physical mechanisms that will not be visible. One of the invention's advantages is that in many contexts it will be perceived as not visible or unsightly. Some embodiments of the invention could be called invisible wind turbines by the layman. The structures will thus appear significantly smaller and spoil the environment less. The costs for mechanical constructions will be significantly lower. One reason is that expensive, mechanical constructions for suspending heavy objects at great heights in extreme weather conditions are avoided.

Hovedprinsippene for oppfinnelsen kan anvendes for flere, ulike fornybare energikilder som vind, vannbølger, vannstrømmer, synlig og usynlig lys. The main principles of the invention can be applied to several different renewable energy sources such as wind, water waves, water currents, visible and invisible light.

Innretninger i foreliggende oppfinnelse er innrettet mot utnyttelse av vindenergi. Lignende innretninger vil kunne tenkes for andre energiformer. Mange andre utførelser av oppfinnelsen vil kunne sees av eksperter i de relevante fagene. Devices in the present invention are geared towards the utilization of wind energy. Similar devices could be envisaged for other forms of energy. Many other embodiments of the invention will be seen by experts in the relevant fields.

Oppfinnelsen bygger på at all energi har en eller annen form for bølgekarakter og dermed adlyder flere eller enkelte av de lover som gjelder for bølgeforplantinger. Matematisk kan oppfinnelsen beskrives med aerodynamiske lover, som er en avart av hydrodynamikk, men også med Maxwells ligninger, hvor særlig diffusjonsleddene er viktige. Heri ligger at oppfinnelsen utnytter avbøyning eller defleksjon av energi i bølgebevegelse. Defleksjon for all bølgeforplantning er knyttet til endringer i mediets impedans, magnetfelt eller tyngdekraft. I luft kan impedansen endre seg av ulike årsaker som endring i tetthet eller endring av rene elektriske egenskaper. Endring av tetthet påvirker mediets impedans for vind, lyd og elektromagnetisk bølgeforplantning. Endring av tetthet brukes for eksempel for å detektere vindskjær i nærheten av høyt instrumenterte og trafikkerte flyplasser. Vindskjær er vind som abrupt endrer retning. Vindskjær og mange andre typiske aerodynamiske og meteorologiske fenomener er ofte hysteresepregede mekanismer og oppstår ved tilførsel av eller indusert fremmed energi. Metoden som brukes for deteksjon av vindskjær er radar med svært høye frekvenser som gir refleksjoner fra tetthetsvariasjoner. På kortere avstander kunne også ultralyd brukes til deteksjon, til og med subsonisk lyd er mulig. På samme måte som vindskjær kan frambringe tetthetsgradienter eller kontraster i luft, kan en tenke seg at induserte tetthetsgradienter kan frambringe vindskjær. Dette er et av prinsippene oppfinnelsen bygger på. Siden vann er et inkomprimibel likvid, ville mekanismene for havbølger og vannstrømmer være noe annerledes, men hovedprinsippene er applikerbare. The invention is based on the fact that all energy has some form of wave character and thus obeys several or some of the laws that apply to wave propagation. Mathematically, the invention can be described with aerodynamic laws, which are a variant of hydrodynamics, but also with Maxwell's equations, where the diffusion terms are particularly important. Herein lies the fact that the invention utilizes deflection or deflection of energy in wave motion. Deflection for all wave propagation is linked to changes in the medium's impedance, magnetic field or gravity. In air, the impedance can change for various reasons such as a change in density or a change in pure electrical properties. Changes in density affect the medium's impedance to wind, sound and electromagnetic wave propagation. Changing density is used, for example, to detect wind shear near highly instrumented and congested airports. Wind shear is wind that abruptly changes direction. Wind shear and many other typical aerodynamic and meteorological phenomena are often mechanisms characterized by hysteresis and occur when foreign energy is supplied or induced. The method used for the detection of wind shear is radar with very high frequencies that provide reflections from density variations. At shorter distances, ultrasound could also be used for detection, even subsonic sound is possible. In the same way that wind shear can produce density gradients or contrasts in air, one can imagine that induced density gradients can produce wind shear. This is one of the principles on which the invention is based. Since water is an incompressible liquid, the mechanisms of ocean waves and water currents would be somewhat different, but the main principles are applicable.

Det følger av prinsippene for oppfinnelsen at trykkgradienter ikke trenger stor energitilførsel for at en gradient skal endre retningen for en luftstrøm. Tilsvarende kan en lufttrykksgradient eller barriere også endre retning for enhver type elektromagnetisk energi på grunn av endring i epsilon i trykkgradienten. Et eksempel på kjent teknologi med bruk av luftbarrierer er luftkniver i forbindelse med svingdører eller dørsluser. Utfordringen ligger blant annet i å oppnå en trykkøkning i et mest mulig todimensjonalt plan. Tilvarende må en luftstrøm som skal klare å etablere en barriere over en betydelig utstrekning ha en stor lufthastighet. Typisk vil det være mulig å oppnå 0,6 x lydhastigheten eller høyere. Dette planet eller luftkniven kan så fungere på tilnærmet samme måte som et plan som besto av et fast stoff. Tilsvarende kan oppfinnelsen anvende andre og lignende metoder. Slike kan være vortex kanoner som sveipes for å danne et plan. Siden de aerodynamiske eller pneumatiske tilstandene for avbøyning av luftstrømmer som skal oppnås er hysteresepregede, vil sveipefrekvensen ikke nødvendigvis behøve å være kompliserende høy. Slike plan som nevnt kan brukes for å defleksjon av en vindstrøm. Andre mulige metoder er subsonisk lyd som igjen vil grense til vortex generatorer og lignende, eller ultralyd. Prinsippet kan også sees som en metode for å oppnå venturieeffekt, tilsvarende det som oppstår når vindhastighet øker over terrengforhøyninger. I oppfinnelsen brukes prinsippet for å fangste vindenergi i en vesentlig større høyde over bakke eller havnivå enn den tyngre delen av oppfinnelsens mekaniske innretninger og installasjoner befinner seg i. Videre vil de innretningene som kreves for å skape luftknivfunksjoner være betydelig mindre omfangsrike og lettere enn vindturbinene. De kan dermed eleveres betraktelig uten for kostbare installasjoner eller naturskjemmende konsekvenser. It follows from the principles of the invention that pressure gradients do not need a large energy supply for a gradient to change the direction of an air flow. Similarly, an air pressure gradient or barrier can also change the direction of any type of electromagnetic energy due to change in epsilon of the pressure gradient. An example of known technology with the use of air barriers is air knives in connection with swing doors or door locks. The challenge lies, among other things, in achieving a pressure increase in the most two-dimensional plane possible. At the same time, an air flow that is to be able to establish a barrier over a considerable extent must have a high air speed. Typically, it will be possible to achieve 0.6 x the speed of sound or higher. This plane or air knife can then function in approximately the same way as a plane that consisted of a solid substance. Correspondingly, the invention can use other and similar methods. Such can be vortex cannons that are swept to form a plane. Since the aerodynamic or pneumatic conditions for deflection of airflows to be achieved are characterized by hysteresis, the sweep frequency will not necessarily need to be complicatingly high. Such plans as mentioned can be used to deflect a wind flow. Other possible methods are subsonic sound, which in turn will border on vortex generators and the like, or ultrasound. The principle can also be seen as a method for achieving a venturi effect, similar to what occurs when wind speed increases over terrain elevations. The invention uses the principle of capturing wind energy at a significantly greater height above ground or sea level than the heavier part of the invention's mechanical devices and installations are located. Furthermore, the devices required to create air knife functions will be significantly smaller and lighter than the wind turbines. They can thus be raised considerably without costly installations or unsightly consequences.

Prinsippene for oppfinnelsen kan også brukes for å forbedre virkningsgrad og utnyttelse av vindturbiner og andre generatorer for fornybar energi med kjent teknologi. Ikke minst gjelder dette for vindturbiner ved lave vindhastigheter for å senke innkoplingsterskelen. The principles of the invention can also be used to improve the efficiency and utilization of wind turbines and other generators for renewable energy with known technology. Not least this applies to wind turbines at low wind speeds in order to lower the switch-on threshold.

KORT BESKRIVELSE AV FIGURENE BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES

Figur 1 viser prinsippet (101) for defleksjon av laminær vind (103) i en viss høyde over bakken, hvorved avbøyd vindenergi (105) ledes ned til en vindturbin innretning (106) som står ved enden av defleksjonsflaten (104) og relativt nær bakke eller havnivå (102). Figur 2 viser prinsippet (201) for en utførelse av oppfinnelsen hvor en defleksjonsflate er erstattet med luftkniveffekt (211, 212). Luftknivgenerator (209) mates med installasjonens (201) egen energi (210). Turbinen eller turbinene (206) har også mulighet for å få tilførsel av installasjonen egen energi når det er nødvendig for å etablere hysteresepregede, aerodynamiske effekter for å maksimere effekten fra generator tilhørende turbininnretningen (206). Fig. 3 viser en vindturbin med vanlig utførelse (301) og kjent teknologi, dens horisontale utstrekning og vertikale utstrekning. Fig. 4 viser en utførelse (401) av oppfinnelsen som vindturbin, dens horisontale utstrekning og vertikale utstrekning. Fig. 5 viser en utførelse (501) av oppfinnelsen som vindturbin, sett fra siden, på tvers av vindretningen. Over turbinen (502) befinner seg luftknivinnretning (503) og alternativ mikrobølge radar (504) for overvåking og reguleringssløyfe for vindkniv (506) og avbøyd vind (507, 508). Fig. 6 viser en utførelse (601) av oppfinnelsen hvor flere rekker med mindre turbiner (604, 614) er stablet oppe på hverandre med vindkniv innretning montert øverst (606) og suspendert med en forholdsvis lav mast (606). Fig. 7 viser hvordan i enkelte utførelser (701) av oppfinnelsen en luftkniv, vortex kanon eller lignende innretning (702) kan sveipes (703, 704, 705, 707) i en sektor for å skape en bred luftkniv (706) med høyt trykk og hastighet. Fig. 8 viser hvordan en utførelse (801) av oppfinnelsen for vindturbin anvender flere luftkniver (808, 818, 828), suspendert i ulike høyder over turbinanordningen ved hjelp av mast (810, 811) av moderate dimensjoner. Fig. 9 viser en utførelse (901) av oppfinnelsen for vindturbin med vindkniver (908, 918, 928) i ulike høyder, sett fra siden, hvor turbinanordningen (904) med tilhørende vindknivinnretninger er suspendert med en forholdsvis lav mast (906). Fig. 10 viser en utførelse av oppfinnelsen for vindturbin hvor turbinanordningen (1004) er forsynt med vindkniver rundt i en rektangulær form (1005,1002,1004,1006,1007) for å forme en hornlignende struktur (1010) for vindkniven og for vindfangst. Figure 1 shows the principle (101) for deflection of laminar wind (103) at a certain height above the ground, whereby deflected wind energy (105) is directed down to a wind turbine device (106) which stands at the end of the deflection surface (104) and relatively close to the ground or sea level (102). Figure 2 shows the principle (201) of an embodiment of the invention where a deflection surface is replaced with an air knife effect (211, 212). Air knife generator (209) is fed with the installation's (201) own energy (210). The turbine or turbines (206) also have the option of being supplied with the installation's own energy when necessary to establish hysteresis-characterized, aerodynamic effects in order to maximize the effect from the generator associated with the turbine device (206). Fig. 3 shows a wind turbine with a common design (301) and known technology, its horizontal extent and vertical extent. Fig. 4 shows an embodiment (401) of the invention as a wind turbine, its horizontal extent and vertical extent. Fig. 5 shows an embodiment (501) of the invention as a wind turbine, seen from the side, across the direction of the wind. Above the turbine (502) is an air knife device (503) and alternative microwave radar (504) for monitoring and regulation loop for wind knife (506) and deflected wind (507, 508). Fig. 6 shows an embodiment (601) of the invention where several rows of smaller turbines (604, 614) are stacked on top of each other with a wind knife device mounted at the top (606) and suspended with a relatively low mast (606). Fig. 7 shows how in some embodiments (701) of the invention an air knife, vortex cannon or similar device (702) can be swept (703, 704, 705, 707) in a sector to create a wide air knife (706) with high pressure and speed. Fig. 8 shows how an embodiment (801) of the invention for a wind turbine uses several air knives (808, 818, 828), suspended at different heights above the turbine device by means of masts (810, 811) of moderate dimensions. Fig. 9 shows an embodiment (901) of the invention for a wind turbine with wind blades (908, 918, 928) at different heights, seen from the side, where the turbine device (904) with associated wind blade devices is suspended with a relatively low mast (906). Fig. 10 shows an embodiment of the invention for a wind turbine where the turbine device (1004) is provided with wind blades around in a rectangular shape (1005,1002,1004,1006,1007) to form a horn-like structure (1010) for the wind blade and for wind capture.

DETALJERT BESKRIVELSE DETAILED DESCRIPTION

Figur 1 viser prinsippet (101) for defleksjon av laminær vind (103) i en viss høyde over bakken, hvorved avbøyd vindenergi (105) ledes ned til en vindturbin innretning (106) som står ved enden av defleksjonsflaten (104) og relativt nær bakke eller havnivå (102). Figur 2 viser prinsippet (201) for en utførelse av oppfinnelsen hvor en defleksjonsflate er erstattet med luftkniveffekt (211, 212). Luftknivgenerator (209) mates med installasjonens (201) egen energi (210). Turbinen eller turbinene (206) har også mulighet for å få tilførsel av installasjonen egen energi når det er nødvendig for å etablere hysteresepregede, aerodynamiske effekter for å maksimere effekten fra generator tilhørende turbininnretningen (206). En slik mulighet er å tilføre elektrisk energi til generatoren som er koplet til turbinakslingen slik at den kan akselereres opp i turtall for å utløse ønsket aerodynamisk eller pneumatisk effekt. Fig. 3 viser en vindturbin med vanlig utførelse (301) og kjent teknologi, dens horisontale utstrekning (302) og vertikale utstrekning (303-307). Figuren antyder også utstrekningen av vindfangstområdet (305). Turbindelen kan rotere (309) 360 grader i henhold til vindretning. Fig. 4 viser en utførelse (401) av oppfinnelsen som vindturbin, dens horisontale utstrekning (402) og vertikale utstrekning (404-409). Vindfangstområdet (405) antydes å strekke seg opp til et nivå flere ganger høyere enn anordningens totalhøyde. Anordningen kan roteres 360 grader (409) og stilles inn mot vindretningen. Selve turbininnretningen kan anta mange former og utgaver. En effektiv metode er å anvende mange, mindre turbiner som stables sammen. Disse kan ha høy rotasjonshastighet som vil øke muligheten for å oppnå hysteresepregede luftstrømtilstander for den vinden som skal fangstes. Hver turbin kan ha flere sett med rotorer, ikke ulikt jet og turbofan motorer. Styrte bypass innretninger kan dermed brukes for å optimalisere effektuttak i forhold til tilgjengelig effekt fra vind. Videre tillater mange turbiner å kople generatorer i serie for å framskaffe høye spenninger direkte uten energiomforming og opptransformering. Fig. 5 viser en utførelse (501) av oppfinnelsen som vindturbin, sett fra siden, på tvers av vindretningen. Over turbinen (502) befinner seg luftknivinnretning (503) og alternativ mikrobølge radar (504) for overvåking og reguleringssløyfe for luftkniv (506) og avbøyd vind (507, 508). Således kan de ulike pådrag i systemet styres ved hjelp av sensor informasjon fra radar (504) og generator (502) for å optimalisere i sann tid fangsten av fornybar energi. Luftknivens angrepsvinkel kan for optimaliseringsformål styres og er helst en del av reguleringssløyfen med radarinformasjonen. I enkelte utførelser av oppfinnelsen kan også angrepsvinkelen til selve turbinanordningen varieres og styres for optimal energifangst. Fig. 6 viser en utførelse (601) av oppfinnelsen hvor flere rekker med mindre turbiner (604, 614) er stablet oppe på hverandre med luftkniv innretning montert øverst (606) og suspendert med en forholdsvis lav mast (606). Selve turbinhjulene og turbinvingene kan utføres på en rekke måter og eksperter på området vil se at andre utførelser av oppfinnelsen er mulig. Også turbiner eller generatorer som er mer optimalisert på bakgrunn av venturie effekt og Bernouillis ligning, er mulige anordninger i oppfinnelsen. Bypass anordninger i turbinene som alternativ til variabel pitch forenkler oppfinnelsens utførelse og holder produksjonsprisen lav. Fig. 7 viser hvordan i enkelte utførelser (701) av oppfinnelsen en luftkniv, vortex kanon eller lignende innretning (702) kan sveipes (703, 704, 705, 707) i en sektor for å skape en bred luftkniv (706) med høyt trykk og hastighet. Siden de aerodynamiske eller pneumatiske tilstandene for avbøyning av luftstrømmer som skal oppnås er hysteresepregede, vil sveipefrekvensen ikke nødvendigvis behøve å være kompliserende høy. Ved å akselerere selve turbinene opp i turtall med egen energi lettes oppgaven med å etablere ønsket vindavbøyning. Fig. 8 viser hvordan en utførelse (801) av oppfinnelsen for vindturbin anvender flere luftkniver (808, 818, 828), suspendert i ulike høyder over turbinanordningen ved hjelp av mast (810, 811) av moderate dimensjoner. I slike utførelser av oppfinnelsen utnyttes at luftkniver i innretningen ikke behøver å ha stort volum eller masse og dermed kan suspenderes i høyden med lave kostnader i forhold til vindturbiner med kjent teknologi som er suspendert i stor høyde. Nevnte forhold gjør også at synligheten av innretningene beholdes liten slik at de fleste miljøkrav kan innfris. Formålet med luftkniver eller tilsvarende anordninger i ulike høydenivå er å øke effektiviteten ved å kompensere for at lufthastighet fra luftkniv avtar med avstand fra luftkniv. Fig. 9 viser en utførelse (901) av oppfinnelsen for vindturbin med vindkniver (908, 918, 928) i ulike høyder, sett fra siden, hvor turbinanordningen (904) med tilhørende vindknivinnretninger er suspendert med en forholdsvis lav mast (906). Figuren viser også at turbinanordningen (904) og de ulike luftknivene (908, 918, 928) kan ha ulike angrepsvinkler som nevnt for figur 8. Fig. 10 viser en utførelse av oppfinnelsen for vindturbin hvor turbinanordningen (1004) er forsynt med vindkniver rundt i for eksempel en rektangulær form (1005, 1002, 1004, 1006, 1007) for å forme en hornlignende struktur (1010) for vindkniv og for vindfangst. Det vil dermed være bedre forhold for å skape venturieeffekter som kan øke utnyttelsen av vindenergien. Figure 1 shows the principle (101) for deflection of laminar wind (103) at a certain height above the ground, whereby deflected wind energy (105) is directed down to a wind turbine device (106) which stands at the end of the deflection surface (104) and relatively close to the ground or sea level (102). Figure 2 shows the principle (201) of an embodiment of the invention where a deflection surface is replaced with an air knife effect (211, 212). Air knife generator (209) is fed with the installation's (201) own energy (210). The turbine or turbines (206) also have the option of being supplied with the installation's own energy when necessary to establish hysteresis-characterized, aerodynamic effects in order to maximize the effect from the generator associated with the turbine device (206). One such possibility is to supply electrical energy to the generator which is connected to the turbine shaft so that it can be accelerated up in revolutions to trigger the desired aerodynamic or pneumatic effect. Fig. 3 shows a wind turbine of conventional design (301) and known technology, its horizontal extent (302) and vertical extent (303-307). The figure also suggests the extent of the wind capture area (305). The turbine part can rotate (309) 360 degrees according to wind direction. Fig. 4 shows an embodiment (401) of the invention as a wind turbine, its horizontal extent (402) and vertical extent (404-409). The wind capture area (405) is suggested to extend up to a level several times higher than the total height of the device. The device can be rotated 360 degrees (409) and set against the direction of the wind. The turbine device itself can assume many forms and versions. An effective method is to use many, smaller turbines that are stacked together. These can have a high rotation speed which will increase the possibility of achieving hysteresis-characterized airflow conditions for the wind to be captured. Each turbine can have several sets of rotors, not unlike jet and turbofan engines. Controlled bypass devices can thus be used to optimize power output in relation to the available power from wind. Furthermore, many turbines allow generators to be connected in series to produce high voltages directly without energy conversion and up-transformation. Fig. 5 shows an embodiment (501) of the invention as a wind turbine, seen from the side, across the direction of the wind. Above the turbine (502) is an air knife device (503) and alternative microwave radar (504) for monitoring and control loop for air knife (506) and deflected wind (507, 508). Thus, the various tasks in the system can be controlled using sensor information from radar (504) and generator (502) in order to optimize the capture of renewable energy in real time. The angle of attack of the air knife can be controlled for optimization purposes and is preferably part of the control loop with the radar information. In some embodiments of the invention, the angle of attack of the turbine device itself can also be varied and controlled for optimal energy capture. Fig. 6 shows an embodiment (601) of the invention where several rows of smaller turbines (604, 614) are stacked on top of each other with an air knife device mounted at the top (606) and suspended with a relatively low mast (606). The turbine wheels and turbine blades themselves can be made in a number of ways and experts in the field will see that other designs of the invention are possible. Turbines or generators that are more optimized on the basis of the venturi effect and Bernouilli's equation are also possible devices in the invention. Bypass devices in the turbines as an alternative to variable pitch simplify the execution of the invention and keep the production price low. Fig. 7 shows how in some embodiments (701) of the invention an air knife, vortex cannon or similar device (702) can be swept (703, 704, 705, 707) in a sector to create a wide air knife (706) with high pressure and speed. Since the aerodynamic or pneumatic conditions for deflection of airflows to be achieved are characterized by hysteresis, the sweep frequency will not necessarily need to be complicatingly high. By accelerating the turbines themselves up to speed with their own energy, the task of establishing the desired wind deflection is made easier. Fig. 8 shows how an embodiment (801) of the invention for a wind turbine uses several air knives (808, 818, 828), suspended at different heights above the turbine device by means of masts (810, 811) of moderate dimensions. In such embodiments of the invention, it is exploited that air knives in the device do not need to have a large volume or mass and can thus be suspended at a height with low costs compared to wind turbines with known technology that are suspended at a great height. The aforementioned conditions also mean that the visibility of the facilities is kept low so that most environmental requirements can be met. The purpose of air knives or similar devices at different height levels is to increase efficiency by compensating for the fact that air speed from the air knife decreases with distance from the air knife. Fig. 9 shows an embodiment (901) of the invention for a wind turbine with wind blades (908, 918, 928) at different heights, seen from the side, where the turbine device (904) with associated wind blade devices is suspended with a relatively low mast (906). The figure also shows that the turbine arrangement (904) and the various air knives (908, 918, 928) can have different angles of attack as mentioned for Figure 8. Fig. 10 shows an embodiment of the invention for a wind turbine where the turbine arrangement (1004) is provided with wind knives all around for example, a rectangular shape (1005, 1002, 1004, 1006, 1007) to form a horn-like structure (1010) for wind knife and for wind capture. There will thus be better conditions for creating venturi effects that can increase the utilization of wind energy.

Eksperter på ulike områder vil kunne se andre mulig utførelser av de ulike anordninger som inngår i oppfinnelsen. Experts in various fields will be able to see other possible embodiments of the various devices included in the invention.

Claims

1. System for the generation of electrical energy through the capture and transformation of renewable energy, characterized in that the system consumes energy that is used to establish induced deflection of the renewable energy flow in one or more directions in order to concentrate the energy flow in the direction of a device for an electric power generator and reduce the installation-wise scope of the system, and where deflection of the renewable energy flow due to said induced deflection occurs at such a large distance from the system's installation-related structures that the deflection increases the capture area for the renewable energy compared to not having the induced deflection.

2. System for renewable energy according to requirement 1, characterized in that said electric power generator consists of a wind turbine with an electric generator.

3. System for renewable energy according to requirement 2, characterized in that said induced deflection takes place by means of at least one air knife in at least one plane, with at least one chosen vertical angle in relation to the wind direction and with a horizontal angle in relation to the wind direction, pointing towards the wind direction.

4. System for renewable energy according to requirement 2, characterized in that said induced deflection takes place by means of at least one sweeping air knife in at least one plane, with at least one selected vertical angle in relation to the wind direction and with a horizontal angle in relation to the wind direction, pointing towards the wind direction.

5. System for renewable energy according to requirement 2, characterized in that said induced deflection takes place with the help of air knives in several planes, to establish a visually invisible wind funnel, with at least one Patent claim, page 1 of 2 chosen vertical angle in relation to the wind direction and with a horizontal angle in relation to the wind direction, pointing towards the wind direction.

6. System for renewable energy according to requirement 2, characterized in that said electrical power generator with turbine is accelerated up in revolutions with added, own energy to establish an optimized state for the system's efficiency.

7. System for renewable energy according to claims 1, 3, 4, 5 and 6, characterized in that said electric power generator consists of a water turbine with an electric generator.

8. System for renewable energy according to requirement 7, characterized in that said induced deflection takes place in water by means of at least one water jet kn i v in at least one plane, with at least one selected vertical angle in relation to the energy direction and with a horizontal angle in relation to the wind direction, pointing towards the energy direction.

9. System for renewable energy according to claims 1, 3, 4 and 5, characterized in that said electric power generator consists of an electric generator device driven by electromagnetic energy such as visible or invisible light.

10. System for renewable energy according to claim 1, characterized in that induced deflection is monitored with a sensor that works according to the radar principle, which is aimed at the capture area for the renewable energy flow, and which forms part of a control loop to optimize the utilization of the renewable energy in real time.

11. System for renewable energy according to claims 1, 3, 4, 5 and 10, characterized in that an air knife is used to optimize the efficiency of a wind turbine with known technology.