RO122739B1

RO122739B1 - Colector concentrator pentru centrală eoliană şi reţea eoliană ce îl utilizează

Info

Publication number: RO122739B1
Application number: ROA200600751A
Authority: RO
Inventors: Corneliu Gheorghe Boţan; Dumitru Cuciureanu
Original assignee: Corneliu Gheorghe Boţan; Dumitru Cuciureanu
Priority date: 2006-09-28
Filing date: 2006-09-28
Publication date: 2009-12-30
Also published as: WO2008039089A1; US20100213719A1; EP2102492A1; WO2008039089B1; US8084880B2

Abstract

Invenţia se referă la un colector concentrator pentru o centrală eoliană şi la o reţea eoliană ce îl utilizează. Colectorul concentrator (C), în scopul captării unei cantităţi de aer sau gaz în mişcare şi dirijării acesteia spre zona de utilizare, conţine două platouri (a, a´) aproximativ orizontale sau tronconice, având o formă aproximativ circulară, plasate pe un turn de susţinere, cu spaţiul dintre platouri separat prin nişte pereţi despărţitori (b) verticali, formând mai multe sectoare Si...Sj, fiecare sector având la extermitatea sa de ieşire, la partea inferioară, un tub terminal (5) curbat spre sol, paralel cu axul central, care comunică cu spaţiul sectorului Sj respectiv şi care debitează aerul într-un tub de preluare (6) care îl trimite apoi către zona de utilizare, fiecare sector Sj având o supapă sau clapetă (2) rabatabilă, deschisă de fluxul de aer. Reţeaua eoliană este formată din mai mulţi captatori concentratori sau mai multe centrale eoliene cu captator concentrator (C) de aer, conform invenţiei, poziţionat pe un turn (B), minimum o turbină (T) încapsulată şi minimum un convertor de energie a vântului, în particular - generator (G) electric, şi unul sau mai multe sisteme de stocare a energiei, interconexiunile între aceste sisteme realizându-se pneumatic, în principal - prin tuburi, toate echipamentele fiind plasate la nivelul solului, cu excepţia colectoarelor concentratoare (C).

Description

Invenția se referă la un concentrator numit și colector concentrator pentru o centrală eoliană ce îl utilizează, și la o rețea eoliană formată din astfel de concentratoare și centrale, menite să folosească energia eoliană sau a unui gaz care se deplasează cu direcție și viteze variabile, și destinată transformării în energie electrică într-un ansamblu turbină - generator electric, sau în altă formă de energie utilă - mecanică sau termică.

Se cunosc centrale eoliene de diverse tipuri, folosite mai ales pentru antrenarea generatoarelor electrice, cu ax vertical sau orizontal. Cele cu ax vertical au avantajul că permit amplasarea generatorului la baza turnului centralei eoliene, dar sunt mai complicate și mai puțin eficiente. în ultima vreme s-au impus turbinele cu ax orizontal, orientabil, de regulă, paralel cu direcția vântului și având fixate pe el pale elicoidale (de multe ori - în număr de trei), orice punct al unei pale descriind în mișcarea sa un cerc aflat într-un plan perpendicular pe direcția vântului. Dezavantajul acestor turbine este lungimea foarte mare a palelor (dependentă de putere), lungime care este necesară din cauza utilizării foarte reduse a energiei fluxului de aer care corespunde diametrului elicei, deoarece doar o mică parte din acest flux vine în contact cu palele. Mai mult, din forța particulelor de aer care întâlnesc palele, doaro parte se transformă în cuplu util, întrucât acesta este creat doar de componenta forței pe o anumită direcție, dependentă de curbura elicei în zonele de contact.

Problema tehnică pe care o rezolvă invenția constă în mărirea randamentului de valorificare a energiei vântului la nivelul unei turbine și reducerea costurilor de realizare a acesteia prin captarea din orice direcție radială a energiei cinetice a vântului și valorificarea ei în cadrul unui ansamblu: turbină generator, plasat la nivelul solului.

Concentratorul conform invenției rezolvă această problemă tehnică prin aceea că, în scopul folosirii mai complete a energiei cinetice a vântului sau gazului care întretaie o anumită suprafață, colectorul concentrator este circular, format din două platouri circulare: superior și inferior, dispuse paralel, cu spațiul dintre ele sectorizat cu pereți despărțitori orientați radial, pentru captarea fluxului de aer din orice direcție și care, având la ieșire o secțiune mult mai mică decât la intrare, asigură creșterea vitezei aerului care este trimis prin niște tuburi terminale pornind de la capetele fiecărui sector, într-o tubulatură ce îl trimite la o turbină încapsulată a centralei eoliene formată cu concentratorul conform invenției, turbina încapsulată având o construcție prevăzută cu stator cu ajutaje și rotor cu palete (de tipul turbinelor cu abur, cu gaze, sau de presiune), sau oricare alt tip de turbină și antrenând un generator electric sau o mașină care dezvoltă un lucru mecanic util sau asigură energie termică utilă.

Invenția se referă, de asemenea, la un sistem tip rețea eoliană formată din mai multe colectoare concentratoare de vânt, care trimit aerul captat spre o conductă colectoare, la ieșirea din aceasta acționând una sau mai multe turbine sau echipamente care folosesc energia aerului sub presiune.

Colectorul concentrator pentru turbină eoliană, turbina și rețeaua eoliană conform invenției, realizată cu acesta, prezintă următoarele avantaje:

- permite utilizarea efectivă șl eficientă a energiei cinetice a unei mari cantități de aer, fiind posibilă realizarea unor unități într-o gamă foarte largă de puteri, inclusiv de putere foarte ridicată; de asemenea, instalația este operațională chiar la viteze foarte mici ale vântului, cu mult sub limitele admisibile în centralele actuale;

- asigură o viteză de rotație ridicată a turbinei, evitându-se astfel utilizarea unui multiplicator mecanic de viteză sau a unui generator cu număr mare de perechi de poli;

- permite amplasarea la nivelul solului a generatorului și a turbinei;

- permite utilizarea unui turn sau a unor stâlpi de susținere de înălțime mică, ceea ce are ca efect scăderea prețului turnului, care este componenta cea mai costisitoare a unei centrale eoliene actuale;

RO 122739 Β1

- avantajele menționate mai sus contribuie și la scăderea cheltuielilor de montare și 1 întreținere;

- prin utilizarea unor camere de destindere și a unor rezervoare de acumulare, se 3 obține netezirea curbei puterii debitate, atât în privința variațiilor de frecvență ridicată și amplitudine redusă, cât și în cazul unor goluri de vânt de durate mai mari; durata golurilor 5 de vânt în care se poate obține netezirea curbei de putere depinde de caracteristicile rezervorului de acumulare și de puterea nominală a centralei; prin micșorarea variațiilor de 7 putere, respectiv de cuplu, se ameliorează condițiile de funcționare globale și crește fiabilitatea sistemului, prin diminuarea șocurilor; 9

- permite realizarea simplă a reglajului de viteză și a limitării acesteia; în cazul vânturilor de viteză foarte mare, sistemul nu trebuie blocat, fiind operațional; 11

- permite utilizarea turbinei nu numai pentru generarea energiei electrice, ci și pentru antrenarea unei mașini care dezvoltă un lucru mecanic util sau creează căldură sau frig; se 13 poate folosi direct energia aerului pentru antrenarea unei astfel de mașini;

- sistemele eoliene complexe (rețelele eoliene) asigură o flexibilitate ridicată în 15 funcționare, în funcție de cerințe și de disponibilul de energie primară; flexibilitatea se manifestă și în cazul defectării uneia dintre componente;17

- puterea pe care o poate asigura un astfel de sistem poate varia în limite foarte largi, în funcție de capacitățile elementelor componente și de disponibilul de energie primară; 19

- un sistem eolian are capacități sporite de a asigura debitarea unei puteri cvasi- constante către rețeaua electroenergetică sau către consumatori locali.21

Invenția este prezentată în continuare prin niște exemple de realizare a invenției, în legătură cu fig. 1 ...6, care reprezintă:23

- fig. 1, vedere de sus cu secțiune parțială a colectorului în primul exemplu de realizare;25

-fig. 2, vedere în secțiune verticală a unui concentrator în primul exemplu de realizare;

- fig. 3, vedere în secțiune verticală a concentratorului în al doilea exemplu de 27 realizare;

- fig. 4, vedere de sus a colectorului în al treilea exemplu de realizare;29

- fig. 5, vedere în secțiune verticală a unui concentrator în al treilea exemplu de realizare;31

- fig. 6, reprezentare schematică a unei rețele eoliene de concentratoare conform invenției.33

Conform invenției, într-un prim exemplu de realizare, colectorul concentrator C fix, plasat pe un turn B sau o altă construcție-suport adecvată, pentru a permite amplasarea 35 turbinei și generatorului la nivelul solului, sau pe o platformă, are un corp 1 cu o formă aproximativ cilindrică sau tronconică, cu axul comun cu al turnului B de susținere (fig. 1,2), 37 bazele acestui cilindru fiind două platouri a, a’ de dimensiuni suficient de mari, având cu aproximație forma unor discuri (această formă nu este obligatorie), cu contur exterior circular, 39 poligonal, sau de altă formă. Platourile se plasează în plane orizontale, sau sunt înclinate, fiind susținute de un turn B sau stâlp central (centrele discurilor respective se află pe axa 41 turnului), sau de o altă construcție suport adecvată. Spațiul aproximativ cilindric dintre platouri este împărțit în mai multe sectoare S1 ,...,Sj (pe fig. 1, j=6) prin pereți despărțitori b. 43

Fiecare sector S, poate avea la capătul său interior (spre axul central) un tub terminal 5 de ieșire a aerului, îndreptat în jos, paralel cu turnul B, de susținere. Toate tuburile terminale 45 ale sectoarelor debitează într-un tub de preluare 6, absorbant. La unele variante constructive pot să lipsească tuburile terminale. în funcție de direcția vântului, aerul pătrunde în unele 47

RO 122739 Β1 sectoare Sj (active), celelalte fiind inactive și, de aici, este dirijat spre tubul de preluare absorbant, prin tuburile terminale respective. în cazul colectorului C cu șase sectoare (ca cel din figură), sunt active în fiecare moment trei sau patru dintre sectoare (în acest din urmă caz, două dintre sectoare nu lucrează la întreaga capacitate). La o anumită viteză a vântului, cantitatea de aer care pătrunde în unitatea de timp în colectorul concentrator și, ca atare, puterea centralei este aproximativ proporțională cu produsul dintre diametrul colectorului concentrator și distanța dintre platourile orizontale ale acestuia. Prin construcție, fiecare sector are aria secțiunii de ieșire mai mică decât a celei de intrare, iar secțiunea de trecere a aerului poate fi încă micșorată în cadrul tuburilor terminale 5 și a tubului de preluare. Pentru a preîntâmpina ca o parte d in aer să se reîntoarcă prin tuburile terminale 5 ale secțiunilor inactive, se prevede un sistem de blocare a accesului spre aceste sectoare. Blocarea se poate realiza cu ventile comandate de la distanță, aceasta presupunând și existența unui sistem logic de comandă a închiderii/deschiderii acestora în funcție de direcția vântului, care trebuie detectată. O altă alternativă este de a monta niște clapete 2 cu rol de supape pe fiecare tub și care se deschid, sub acțiunea presiunii aerului, doar în sensul de la sectorul activ spre tubul de preluare. Clapetele 2 se pot monta la sfârșiturile sectoarelor sau ale tuburilor terminale 5 repective.

O a doua variantă de realizare a invenției se referă la un colector concentrator C în care clapetele 2 sunt plasate la capetele sectoarelor Sj. în fig. 3 se prezintă o secțiune verticală prin colectorul concentrator C. Platourile a, a’ au aici oformă tronconică, cel inferior: a’, având o deschidere pentru scurgerea aerului. în secțiune apar două sectoare diamentral opuse, dintre care unul este activ, iar altul inactiv. Poziția normală a clapetelor2, neacționate, este verticală. Dacă vântul bate din partea dreaptă, clapeta 2 a sectorului din acea parte se deschide sub acțiunea presiunii aerului, însă clapeta 2 din partea opusă nu se poate deschide din cauza unui opritor 3. Drept urmare, întreaga cantitate de aer este dirijată spre partea inferioară.

O a treia variantă de realizare a invenției se referă la un colector concentrator C, în care clapetele 2 sunt plasate la capetele sectoarelor, dar în poziție orizontală. Această variantă se prezintă în legătură cu fig. 4, care este o vedere de sus a concentratorului C, secțiunea fiind la nivelul platoului inferior a*, și al clapetelor 2. Acestea sunt plasate la capetele sectoarelor, spre stâlpul central B. Pe figură s-a notat cu 2 numai clapeta aferentă sectorului S2. Poziția normală (neacționată) a clapetei 2 este orizontală. Sub acțiunea presiunii aerului, clapeta 2 se rotește în jos în jurul axului sau (balamalei), presupusă aici a fi montată pe stâlpul B central de susținere. Un resort 4, aflat sub clapeta 2, readuce clapeta în poziție orizontală atunci când nu există presiune a aerului. Rotirea în sus a clapetei 2 este blocată de un opritor 3. în felul acesta se blochează pătrunderea aerului în sectoarele inactive, fluxul de aer fiind dirijat în întregime în jos.

O a patra variantă de realizare a invenției se referă la un colector concentrator C, în care clapetele sunt plasate la capetele tuburilor terminale 5, în poziție orizontală și se prezintă în legătură cu fig. 5. Clapetele 2 se pot deplasa în jos sub acțiunea presiunii aerului, mișcarea în sens invers fiind blocată de opritoarele 3. Revenirea clapetelor 2 în poziție normală se face sub acțiunea resorturilor 4. în felul acesta, aerul care pătrunde printr-un sector activ se scurge prin tubul terminal aferent 5, menține deschisă clapeta 2 și pătrunde în tubul de preluare 6 absorbant, comun pentru toate tuburile intermediare. Pătrunderea spre sectorul inactiv (figurat în partea stângă) este blocată de clapeta 2 respectivă.

Aerul pătrunsîntubulabsorbant6estedirijatîntr-o direcție convenabilă, cel mai frecvent către sol. Turbina, generatorul sau alte mașini de conversie a energiei care compun o astfel de centrală eoliană se plasează cel mai convenabil la nivelul solului, sau pe o platformă plutitoare,

RO 122739 Β1 în cazul în care întreaga instalație se află pe o astfel de platformă, în apropierea coastei. De 1 remarcat că nu se folosește o turbină de tip eolian, ci o turbină încapsulată (adică având un stator și un rotor), de exemplu, o turbină cu gaz. 3

Reglarea și limitarea vitezei de rotație a turbinei se poate realiza prin modificarea secțiunii de acces pe calea aerului, concomitent cu evacuarea sau stocarea excesului de aer. 5

Astfel, se poate prevedea un ventil pe tubul absorbant și unul pe un tub auxiliar, derivat din tubul absorbant, prin care să se realizeze evacuarea excedentului de aer. De asemenea, se 7 poate acționa și asupra pereților despărțitori ai sectoarelor colectorului concentrator. De exemplu, se poate prevedea ca o parte a peretelui să fie deplasabilă în direcție radială, 9 paralel cu partea fixă, sau ca pereții să fie rabatabili in jurul muchiilor lor orizontale. în ambele cazuri este folosită doar o parte din aerul care intersectează colectorul concentrator. De 11 remarcat că deschiderea la maximum a pereților poate fi utilă în cazul vânturilor cu viteze exagerat de mari, limitându-se efortul la care este supus colectorul. Pentru diametre mari ale 13 colectorului se pot prevedea mai mulți stâlpi de susținere (minimum trei), sau se poate adopta o construcție suport adecvată. De exemplu, concentratorul se poate monta pe un rezervor 15 acumulator, despre care se vor face mențiuni mai jos. Se poate realiza colectorul concentrator în construcții etajate. 17

Colectorul concentrator C conform invenției poatefi realizat și în alte forme și construcții decât cele prezentate. Esențial este că acesta este un dispozitiv independent, care 19 poate fi atașat diferitor altor elemente și sisteme, pentru a capta o mare cantitate de aer, în scopul de a-i folosi energia cinetică, pentru conversie sau stocare. Secțiunea sa de trecere 21 descrește treptat, așa încât se mărește viteza aerului.

Pe lângă elementele constructive deja menționate, la cele trei modalități de realizare 23 a colectorului concentrator C se mai pot atașa în interior elemente suplimentare, cum sunt:

- plase (grile) pentru a împiedica pătrunderea spre turbină a unor corpuri;25

- seturi de foi paralele (seturile pota vea direcții diferite) pentru a lamina fluxul de aer, în cazul vânturilor turbulente;27

- cameră de destindere, de volum nu prea mare, intercalată între concentrator și turbină, menită să contribuie la atenuarea efectului fluctuațiilor de frecvență ridicată ale vitezei29 vântului.

Centrala eoliană ce utilizează colectorul concentrator de aer conform invenției, are 31 în partea superioară a unui turn B al centralei electro-eoliene (fig. 1) concentratorul C, realizat conform invenției, care, prin tubulatura de preluare 6, trimite aer la o turbină T, fixată la sol, 33 la baza turnului B. Săgețile din figură indică sensul fluxului de aer. Axul turbinei transmite mișcarea acesteia la un generator G electric (sau la mașina de lucru acționată de turbină).Turbina 35

T este o turbină încapsulată într-o carcasă (deci palele nu se rotesc în exterior, ca la turbinele eoliene actuale), având un stator cu ajutaje și un rotor cu palete, posibil asemănătoare cu 37 o turbină cu abur, cu gaz sau de presiune.

Prin captarea unui debit mare de aer și folosirea lui în totalitate, se asigură o putere 39 ridicată a fluidului care pătrunde în turbina T. Se pot realiza astfel instalații de puteri ridicate și randament ridicat, întrucât randamentul turbinei încapsulate este mult mai mare decât al 41 turbinelor eoliene actuale, la care se folosește doar o mică parte din puterea fluxului de aer care intersectează la un moment dat suprafața descrisă de pale. De asemenea, viteza mare 43 de intrare a aerului în turbină asigură o viteză de rotație ridicată, ceea ce evită utilizarea unui multiplicator mecanic intermediar sau a unui generator cu mare număr de poli. în plus, tumul 45

B poate avea o înălțime relativ joasă, întrucât se poate asigura captarea unei cantități mari de aer, prin creșterea suficientă a dimensiunilor colectorului concentrator C, nemaifiind nece- 47 sară ridicarea instalației la înălțime mare.

RO 122739 Β1

Reglarea vitezei de rotație a turbinei T și limitarea acesteia în cazul vânturilor puternice se pot realiza prin modificarea secțiunii de trecere a aerului prin intermediul unor ventile, concomitent cu evacuarea excesului de aer.

Utilizarea finală a aerului captat este posibilă în diferite variante, conform invenției.

O primă variantă (de bază) se referă la conversia energiei eoliene în energie electică, folosind un grup: turbină T (încapsulată) - generator G. A doua variantă constă în utilizarea unei mașini de lucru oarecare; în felul acesta, forma finală de utilizare a energiei vântului este ca energie mecanică. O a treia variantă se referă la transformarea energiei vântului în energie mecanică și electrică, plasând pe axul turbinei T un generator G electric și o mașină de lucru. Cuplajele dintre turbină și cele două elemente pot fi fixe sau controlabile; în ultimul caz se obține o flexibilitate sporită în utilizare, funcție de necesități și disponibilul de energie primară. O altă variantă este de a utiliza direct presiunea creată de vânt, fără a mai folosi turbine. în acest caz, tubul absorbant 6 trebuie să debiteze într-un rezervor tampon, de unde este preluat aerul prin ventile. încărcarea rezervorului tampon se face prin intermediul unei supape până la presiunea maximă posibilă, după care admisia se blochează, de exemplu, printr-un ventil. A cincea variantă posibilă este de a realiza colectorul concentrator sau tubul absorbant cu mai multe ieșiri, prevăzute fiecare cu ventile. Fiecare ieșire alimentează un consummator, care poate fi de tipul menționat în variantele de mai sus.

A șasea variantă de aplicare este de a folosi energia eoliană pentru încălzire sau răcire. Astfel, se poate produce căldură prin frecare într-o frână hidraulică sau uscată, iar răcirea se poate asigura prin acționarea unui compresor dintr-un circuit de răcire, dar există și alte modalități. în toate cazurile, acționarea se face de către turbină sau de către presiunea aerului dintr-un rezervor tampon. Conversia bazată pe energia electrică nu este considerată aici, deoarece aceasta implică o aplicație deja discutată (prima varianta).

A șaptea variantă de aplicare - și care este deosebit de importantă - este de a trimite aerul (sau o parte din acesta) într-un rezervor acumulator. Energia astfel stocată este proporțională cu presiunea aerului și volumul rezervorului. Dacă se dorește acumularea aerului la o presiune mai mare decât cea pe care o poate asigura concentratorul, se prevede un compresor centrifugal, acționat de turbina principală sau de o turbină suplimentară, eventual de putere mai mică. Un rezervor acumulator de dimensiuni rezonabile poate asigura o energie disponibilă pentru o perioadă destul de lungă. De exemplu, să presupunem ca stația eoliană este proiectată astfel încât puterea nominală se obține pentru o viteză a vântului de 10 m/s, iar presiunea în rezervor este de 10 bari. Dacă colectorul concentrator C și rezervorul acumulator au dimensiuni similare - aceeași înălțime și același diametru D (presupunând, de exemplu, că se plasează concentratorul C deasupra rezervorului) - atunci puterea nominală poate fi asigurată pentru un timp aproximativ de T = 0.25 D (T este exprimat în ore, iar D în metri).

Un alt obiect al invenției se referă la un sistem eolian complex (rețea eoliană), care folosește energia vântului captat prin unul sau mai multe concentratoare colectoare în mai multe convertoare energetice, forma finală de energie obținută fiind electrică, mecanică sau termică. în fig. 6 este reprezentată structura simplificată a unei astfel de rețele, liniile simple reprezentând legături pneumatice, iar liniile duble - legături mecanice. Sistemul conține unul sau mai multe concentratoare colectoare C. Acestea sunt de tipul celui descris mai sus, dar nu este exclusă și utilizarea altor tipuri de concentratoare. Toate colectoarele concentratoare debitează pe un tub colector comun TC al rețelei, la care sunt conectate toate elementele convertoare sau acumulatoare de energie. Legătura dintre fiecare element și tubul colector TC se asigură prin intermediul unei vane V.

RO 122739 Β1

Astfel de vane se pot monta și pe tubul colectorTC, pentru a se putea realiza anumite 1 separări, în caz de necesitate. Rețeaua poate să conțină mai multe tuburi colectoare, să aibă o structură în inel sau oricare altă structură, conținând mai multe ramuri, cu posibilități de 3 separare prin vane. Convertoarele sau acumulatoarele de energie pot fi unul sau mai multe din tipurile descrise în variantele de mai sus, prezentate după cel de-al patrulea exemplu de 5 realizare. Nu este obligatoriu să se folosească toate tipurile de elemente, putând fi utilizate mai multe elemente de același tip, eventual cu alte caracteristici, mai ales cu puteri diferite. 7 Pe figură a fost reprezentat câte un convertor energetic din fiecare din categoriile menționate în variantele de mai sus și anume: turbină T care antrenează atât un generator G, cât și o 9 mașină de lucru ML (cuplajele mecanice dintre acestea, notate cu Cp, pot fi rigide sau controlabile); turbină care antrenează doar un generator sau doar o mașină de lucru; rezervor 11 tampon RT, de la care se alimentează o mașină de lucru cu aer comprimat (în ultimile doua cazuri, ML poate avea, de asemenea, semnificația unei mașini termice, pentru încălzire sau 13 răcire); rezervor de acumulare RA, aerul acumulat putând fi recirculat prin intermediul tubului colector al rețelei, sau direct la anumite elemente convertoare, de exemplu la unele turbine T. 15

Din punct de vedere al conducerii automate, sistemul este multivariabil, cu posibilități de reglare la nivelul fiecărui convertor energetic prin intermediul vanei respective și, la nivel 17 global, prin utilizarea de ventile plasate pe calea aerului de la concentrator la tubul colector (de exemplu, pe tubul acumulator). în principiu, strategia globală de reglare poate fi aceea 19 de a asigura accesul maxim de aer în tubul colector, atât timp cât convertoarele energetice nu lucrează la capacitate maximă, și de a modifica pozițiile unora sau mai multor ventile de 21 admisie către tubul colector atunci când toți consumatorii de aer din sistem (incluzând și rezervoarele acumulatoare) sunt încărcați la capacitatea maximă. 23

Din punct de vedere energetic, sistemul asigură o mare flexibilitate în alimentarea diferitor consumatori și pentru variații în limite foarte largi ale vitezei vântului. Astfel, în cazurile 25 în care se alimentează de la sistem și consumatori locali de mică putere, este util să se prevadă un grup turbină - generator de putere redusă, care ar lucra ca unic consummator 27 de aer în cazul vânturilor foarte slabe; prin aceasta, se poate asigura un minim de energie electrică chiar la viteze foarte mici ale vântului. 29 în toate situațiile se pot alege variante acceptabile pentru alimentarea cu energie a diferitor consumatori, ținând cont de necesități și de disponibilul de energie eoliană. Se poate 31 chiar asigura o putere constantă (prescrisă), debitată în rețeaua electroenergetică pentru un timp destul de îndelungat. Prezența tuburilor colectoare și a rezervoarelor de acumulare 33 permite netezirea curbei puterii generate în cazul unor goluri de vânt de durate, care depind de capacitățile rezervoarelor și de energia consumată. 35 în final, se menționează că unele din referirile anterioare au în vedere sisteme eoliene plasate pe pământ, dar toate aspectele prezentate se transpun și pentru sistemele eoliene 37 plasate pe apă, în vecinătatea coastei.

Claims

39 Revendicări

1. Colector concentrator (C), care, în scopul captării unei cantități de aer sau gaz în mișcare și dirijării acesteia spre zona de utilizare în vederea conversiei energiei cinetice sau 43 stocării energiei, conține două platouri (a, a’) aproximativ orizontale sau tronconice, cu bazele îndreptate spre exterior, platourile având o formă aproximativ circulară, cu centrele pe același 45 ax vertical și fiind plasate pe un turn de susținere sau pe o altă construcție adecvată, iar spațiul dintre platouri fiind separat prin pereți despărțitori (b) verticali, formând mai multe sectoare: 47

RO 122739 Β1

Si...Sj, astfel încât, indiferent de direcția vântului, o parte dintre sectoare sunt active, iar celelalte sectoare sunt inactive, circulația aerului prin acestea fiind blocată, caracterizat prin aceea că fiecare sector Si...Sj are la extremitatea sa de ieșire, la partea inferioară, un tub terminal (5) curbat spre sol, paralel cu axul central, ce comunică cu spațiul sectorului S, respectiv și care debitează aerul într-un tub de preluare (6) care îl trimite apoi către zona de utilizare.
2. Colector concentrator, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că fiecare sector Sj este echipat cu o supapă sau clapetă (2) rabatabilă, plasată la sfârșitul sectorului Sj sau la sfârșitul tubului terminal (5), fiecare supapă sau clapetă (2) fiind deschisă de fluxul de aer, astfel încât clapetele (2) sectoarelor active sunt deschise și cele ale sectoarelor inactive sunt închise, blocând scurgerea de aer prin acestea.
3. Colector concentrator, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că, în scopul prevenirii exercitării unor forțe prea mari asupra sa în cazul vânturilor foarte puternice, are posibilitatea de a realiza deschideri în construcția sa, prin deplasarea unor secțiuni ale pereților concentratorului sau prin clapetele (2), diminuând în felul acesta suprafața care suportă presiunea aerului.
4. Colector concentrator, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că, în scopul prevenirii penetrării unor corpuri, este prevăzut cu o plasă protectoare montată în interiorul concentratorului.
5. Colector concentrator, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că, în scopul laminării fluxul de aer în cazul vânturilor turbulente, este prevăzut în interior cu seturi de foi paralele.
6. Centrală eoliană, cuprinzând un colector concentrator (C) de aer, poziționat pe un turn (B), o turbină (T) încapsulată și minimum un convertor de energie a vântului, în particulargenerator (G) electric, caracterizată prin aceea că, în scopul utilizării energiei cinetice a vântului din orice direcție și reducerii costurilor de realizare, concentratorul (C), este realizat conform uneia din revendicările 1 -5 și conectat prin tuburile terminale (5) la tubul de preluare (6) care trimite apoi aerul către turbina (T) încapsulată, care este cuplată cu generatorul (G) electric sau cu o mașină care dezvoltă energie mecanică sau termică, ansamblul format de aceste elemente de conversie a energiei eoliene fiind plasat în apropiere de nivelul solului sau pe elemente plutitoare, la stații aflate în apropierea coastelor.
7. Centrală eoliană, conform revendicării 6, caracterizată prin aceea că, în scopul atenuării variațiilor de frecvență ridicată ale vitezei vântului, este echipată cu o cameră de destindere de volum relativ mic, plasată între concentrator și turbină.
8. Centrală eoliană, conform revendicării 6, caracterizată prin aceea că reglarea și limitarea vitezei turbinei se realizează prin ajustarea debitului de aer admis în turbină, surplusul de aer fiind evacuat sau stocat.
9. Centrală eoliană conform revendicării 6, caracterizată prin aceea că, în scopul asigurării unei puteri debitate constante și în perioade relativ îndelungate de lipsă a vântului sau prezenței unui vânt cu viteză redusă, este dotată cu un sistem de stocare a energiei aerului, care conține, în principal, un rezervor, un compresor acționat de o turbină funcționând pe baza energiei aerului primit de la concentrator, precum și echipamente de reglare corespunzătoare, reutilizarea aerului sub presiune realizându-se în turbina principală de acționare a generatorului sau în altă mașină.
10. Rețea eoliană, formată din mai multe colectoare concentratoare sau mai multe centrale eoliene cu colector concentratorde aer, caracterizată prin aceea că, colectorul concentrator (C) este realizat conform uneia din revendicările 1 -3, centrala eoliană fiind realizată

RO 122739 Β1 conform uneia din revendicările 6-9, rețeaua eoliană astfel formată incluzând eventual și alte 1 mașini care folosesc sau transformă energia mecanică a aerului și unul sau mai multe sisteme de stocare a energiei conform revendicării 9, interconectarea între aceste sisteme realizându-se 3 pneumatic, în principal, prin intermediul unui tub colector (TC) sau al unei rețele de tuburi colectoare, toate echipamentele care formează un astfel de sistem eolian complex fiind plasate 5 la nivelul solului, cu excepția colectoarelor concentratoare (C).
11. Rețea eoliană, conform revendicării 10, caracterizată prin aceea că fiecare 7 ramură sau subramură a rețelei de tuburi colectoare (TC) și fiecare mașină de conversie a energiei se conectează prin intermediul unor dispozitive care controlează debitul de aer, iar 9 controlul multivariabil al sistemului utilizează aceste dispozitive ca elemente de execuție.