RU2379544C1

RU2379544C1 - Wind solar power generation plant

Info

Publication number: RU2379544C1
Application number: RU2008135491/06A
Authority: RU
Original assignee: Дядченко Николай Петрович
Priority date: 2008-09-01
Filing date: 2008-09-01
Publication date: 2010-01-20

Abstract

FIELD: engines and pumps.

SUBSTANCE: proposed plant comprises rotor formed by vertical shaft with blades arranged on its outer surface that feature radial size increasing along the rotor height. Rotor blades are arranged along spiral line so that the end of every subsequent blade on rotor upper level overlaps the start of every previous blade on rotor lower level. Rotor lower part can rotate in truncated-cone funnel aligned with solar flat collector smaller diametre. Said collector represents two strong polymer films, transparent upper film and black lower film with larger radial diametre in horizontal plane compared with rotor height. Solar energy collector can be mounted in desert location, or slat pond or the like. Proposed plant allows using repeated wind lower speeds, e.g. v=2 to 6 m/s to operate it almost continuous mode to increase wind power capacity factor and windmill operation interval in windless but sunny periods.

EFFECT: simplified design and higher efficiency.

2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области ветроэнергетики и может быть использовано для устойчивой работы ветродвигателей при умеренных скоростях ветра.The invention relates to the field of wind energy and can be used for stable operation of wind turbines at moderate wind speeds.

Известна ветроэнергетическая установка с ротором, содержащим вертикальный вал с лопастями на его внешней поверхности, которые выполнены с увеличивающимся радиальным размером по высоте ротора, при этом лопасти ротора установлены по спиралям так, что конец каждой последующей лопасти на верхнем уровне ротора перекрывает начало предшествующей лопасти на нижнем уровне ротора, а внешняя поверхность вала ротора имеет цилиндрическую или конусную форму с вершиной конуса, расположенной на нижнем уровне ротора (RU №2293211, F03D 5/00, 10.02.2007), по совокупности существенных признаков принятая за ближайший аналог изобретения.Known wind power installation with a rotor containing a vertical shaft with blades on its outer surface, which are made with increasing radial size along the height of the rotor, while the rotor blades are mounted in spirals so that the end of each subsequent blade at the upper level of the rotor overlaps the beginning of the previous blade on the lower the rotor level, and the outer surface of the rotor shaft has a cylindrical or conical shape with the top of the cone located at the lower level of the rotor (RU No. 2293211, F03D 5/00, 02/10/2007), in total STI essential features adopted for the closest analogue of the invention.

При всех достоинствах в период безветрия ветроэнергетическая установка с описанным ротором будет иметь нулевой коэффициент полезного действия (КПД).With all its advantages, during a period of calm, a wind power installation with the described rotor will have a zero coefficient of performance (COP).

Целью предлагаемого технического решения является повышение КПД ветроустановки с конструкцией ротора по типу прототипа за счет использования солнечного тепла, тем самым сглаживая эффект цикличности энергии ветра.The aim of the proposed technical solution is to increase the efficiency of a wind turbine with a rotor design of the prototype type due to the use of solar heat, thereby smoothing out the effect of cyclical wind energy.

Технический результат, заключающийся в повышении эффективности использования возобновляемой энергии в роторах, ориентированных вертикально при умеренных скоростях ветра, обеспечивается в ветроэнергетической установке, содержащей ротор, образованный вертикальным валом с лопастями на внешней поверхности, выполненными с увеличивающимся радиальным размером по высоте ротора, лопасти ротора установлены по спиралям так, что конец каждой последующей лопасти на верхнем уровне ротора перекрывает начало предшествующей лопасти на нижнем уровне ротора, причем нижняя часть ротора смонтирована с возможностью вращения в усеченно-конусном раструбе, сопряженном, по крайней мере, по меньшему диаметру с плоским коллектором солнечной энергии, представляющим собой две прочные полимерные пленки - прозрачную верхнюю и черную нижнюю большего радиального размера в горизонтальной плоскости в сравнении с высотой ротора. Коллектор солнечной энергии может быть смонтирован в пустынной местности, в том числе песчаной или заболоченной, или расположен в естественном или искуственно созданном соляном пруду.The technical result, which consists in increasing the efficiency of using renewable energy in rotors oriented vertically at moderate wind speeds, is provided in a wind power installation containing a rotor formed by a vertical shaft with blades on the outer surface, made with an increasing radial size along the height of the rotor, the rotor blades are installed on spirals so that the end of each subsequent blade at the upper level of the rotor overlaps the beginning of the previous blade at the lower level outside the rotor, and the lower part of the rotor is mounted for rotation in a truncated-conical socket, conjugated, at least in smaller diameter, with a flat solar energy collector, which is two durable polymer films - a transparent upper and black lower larger radial in the horizontal plane in comparison with the height of the rotor. The solar energy collector can be mounted in a desert area, including sandy or marshy, or located in a natural or artificially created salt pond.

На фиг.1 изображен вариант ротора ветрогелиоэнергетической установки, вид сверху. На фиг.2 изображена ветрогелиоэнергетическая установка (без электрогенератора), общий вид.Figure 1 shows a variant of the rotor of a wind turbine installation, top view. Figure 2 shows a wind turbine installation (without an electric generator), General view.

Ветрогелиоэнергетическая установка содержит ротор 1, образованный вертикальным валом 2 с лопастями на внешней поверхности, выполненными с увеличивающимся радиальным размером по высоте ротора 1, когда лопасти ротора 1 установлены по спиралям так, что конец каждой последующей лопасти на верхнем уровне ротора 1 перекрывает начало предшествующей лопасти на нижнем уровне ротора 1. При этом нижняя часть ротора 1 смонтирована для вращения в усеченноконусном раструбе 3, который может быть не сплошным, а в виде направляющего аппарата, сопряженном, по крайней мере, по меньшему из диаметров с плоским коллектором солнечной энергии, представляющим собой две прочные полимерные пленки - прозрачную верхнюю 4 и черную нижнюю 5 - большого (в сравнении с высотой ротора 1) радикального размера в горизонтальной плоскости. При этом плоский коллектор солнечной энергии может быть смонтирован на пустынной местности (в том числе песчаной, заболоченной…) или может быть расположен в естественном или искусственно созданном соляном пруду.A wind turbine installation comprises a rotor 1, formed by a vertical shaft 2 with blades on the outer surface, made with increasing radial size along the height of the rotor 1, when the blades of the rotor 1 are mounted in spirals so that the end of each subsequent blade at the upper level of the rotor 1 overlaps the beginning of the previous blade on the lower level of the rotor 1. In this case, the lower part of the rotor 1 is mounted for rotation in a truncated conical socket 3, which may not be continuous, but in the form of a guiding apparatus conjugated, of at least the smaller of the diameters of a flat solar collector, which is a two solid polymeric film - transparent top 4 and bottom black 5 - large (compared to the height of the rotor 1) radical size in the horizontal plane. In this case, a flat collector of solar energy can be mounted in a desert area (including sandy, swampy ...) or can be located in a natural or artificially created salt pond.

Ветрогелиоэнергетическая установка предлагаемой конструкции работает следующим образом.Wind turbine installation of the proposed design works as follows.

Поток ветра, ударяясь в лопасти ротора 1, соответствующим образом ориентированные к набегающему потоку, передает лопастям свою кинетическую энергию, заставляя тем самым вращаться ротор 1 ветроэнергетической установки и вал 2, к которому лопасти прикреплены. Кроме того, внутри конуса ротора 1 и усеченно-конусном раструбе 3, сопряженном с плоским коллектором солнечной энергии, образуется закрученный поток ветра, который согласно закону неразрывности потока увеличивает суммарную кинетическую энергию, а также мощность и КПД ветроустановки. Эффект существенно усиливается при солнечном нагреве постоянно обновляемого воздуха в области между двумя прочными полимерными пленками - прозрачной верхней 4 и черной нижней 5 - большого (в сравнении с высотой ротора 1) радиального размера, образующими собой плоский коллектор солнечной энергии.The wind flow, striking the blades of the rotor 1, appropriately oriented towards the incoming flow, transfers the kinetic energy to the blades, thereby causing the rotor 1 of the wind power installation to rotate and the shaft 2 to which the blades are attached. In addition, inside the cone of the rotor 1 and truncated-conical socket 3, coupled with a flat collector of solar energy, a swirling wind flow is formed, which according to the law of continuity of the flow increases the total kinetic energy, as well as the power and efficiency of the wind turbine. The effect is significantly enhanced by solar heating of constantly renewed air in the region between two strong polymer films - transparent upper 4 and black lower 5 - of a large (in comparison with the height of the rotor 1) radial size, which form a flat collector of solar energy.

Таким образом, полнее используя диапазон низких, но наиболее повторяющихся скоростей ветра v=2-6 м/с, можно обеспечить работу ветроэнергетической установки в режиме, близком к непрерывному, тем самым увеличивая не только коэффициент использования энергии ветра, но и рабочее время ветроустановки, например, когда преобладает солнечная, но почти безветренная погода.Thus, making fuller use of the range of low but most repeating wind speeds v = 2-6 m / s, it is possible to ensure the operation of the wind power installation in a mode close to continuous, thereby increasing not only the coefficient of utilization of wind energy, but also the working time of the wind turbine, for example, when sunny but almost calm weather prevails.

Claims

1. Wind turbine installation containing a rotor formed by a vertical shaft with blades on the outer surface, made with increasing radial size along the height of the rotor, the rotor blades are mounted in spirals so that the end of each subsequent blade at the upper level of the rotor overlaps the beginning of the previous blade at the lower level of the rotor characterized in that the lower part of the rotor is mounted for rotation in a truncated conical socket, conjugated at least by a smaller diameter with a flat shaft a solar energy lecturer, which is two durable polymer films - a transparent upper and black lower one of a larger radial size in the horizontal plane in comparison with the height of the rotor.

2. Wind turbine installation according to claim 1, characterized in that the solar energy collector can be mounted in a desert area, including sandy or swampy, or located in a natural or artificially created salt pond.