RU2499913C1 - Wind-driven power plant with heated diffuser accelerator - Google Patents

Wind-driven power plant with heated diffuser accelerator Download PDF

Info

Publication number
RU2499913C1
RU2499913C1 RU2012121585/06A RU2012121585A RU2499913C1 RU 2499913 C1 RU2499913 C1 RU 2499913C1 RU 2012121585/06 A RU2012121585/06 A RU 2012121585/06A RU 2012121585 A RU2012121585 A RU 2012121585A RU 2499913 C1 RU2499913 C1 RU 2499913C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
accelerator
wind
distributor
diffuser
converter
Prior art date
Application number
RU2012121585/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Юрьевич Онин
Виктор Владимирович Митрофович
Лев Алексеевич Маслов
Александр Евгеньевич Усачов
Павел Григорьевич Баклушин
Сергей Владимирович Грибков
Original Assignee
Александр Юрьевич Онин
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Александр Юрьевич Онин filed Critical Александр Юрьевич Онин
Priority to RU2012121585/06A priority Critical patent/RU2499913C1/en
Priority to PCT/RU2012/001032 priority patent/WO2013176568A1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2499913C1 publication Critical patent/RU2499913C1/en

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D1/00—Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor 
    • F03D1/04—Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor  having stationary wind-guiding means, e.g. with shrouds or channels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D80/00—Details, components or accessories not provided for in groups F03D1/00 - F03D17/00
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D9/00—Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations
    • F03D9/007—Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations the wind motor being combined with means for converting solar radiation into useful energy
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D9/00—Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations
    • F03D9/10—Combinations of wind motors with apparatus storing energy
    • F03D9/11—Combinations of wind motors with apparatus storing energy storing electrical energy
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D9/00—Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations
    • F03D9/20—Wind motors characterised by the driven apparatus
    • F03D9/25—Wind motors characterised by the driven apparatus the apparatus being an electrical generator
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S10/00—PV power plants; Combinations of PV energy systems with other systems for the generation of electric power
    • H02S10/10—PV power plants; Combinations of PV energy systems with other systems for the generation of electric power including a supplementary source of electric power, e.g. hybrid diesel-PV energy systems
    • H02S10/12—Hybrid wind-PV energy systems
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E70/00—Other energy conversion or management systems reducing GHG emissions
    • Y02E70/30—Systems combining energy storage with energy generation of non-fossil origin

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Wind Motors (AREA)

Abstract

FIELD: power engineering.
SUBSTANCE: wind-driven power plant comprises a diffuser accelerator and a wind wheel installed inside it. The wind wheel is connected to a power generator. A power converter-distributor is connected to the power generator. An inverter, a solar and an accumulating batteries are connected electrically with the converter-distributor. Additionally a thermoelectric heater is connected to the power converter-distributor. The heater is installed on the diffuser accelerator.
EFFECT: increased efficiency of operation of a wind-driven power plant and expansion of temperature and moisture ranges of its operation.
7 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области ветроэнергетики, а именно к ветроэнергетическим установкам автономного электроснабжения с диффузорным ускорителем воздушного потока, повышающим эффективность и безопасность установки.The invention relates to the field of wind energy, and in particular to wind power installations of autonomous power supply with a diffuser accelerator of air flow, increasing the efficiency and safety of the installation.

Известна ветроэнергетическая установка с ускорителем, ветроколесами, связанными с ними электрогенераторами и солнечной батареей, размещенной над ускорителем (см. патент RU №2349792, кл. F03D 1/04, опубл. 20.03.2009). Ускоритель выполнен в виде трубки Вентури, что делает его крайне неэффективным в свободном потоке. Ветроколеса размещены в неблагоприятных местах, а их количество и количество электрогенераторов, а также размещение отдельным сооружением солнечной батареи делает установку громоздкой и дорогой. Кроме того, в установке не решены вопросы электроснабжения в отсутствии солнца и ветра.Known wind power installation with an accelerator, wind wheels, associated electric generators and a solar battery located above the accelerator (see patent RU No. 2349792, CL F03D 1/04, publ. 20.03.2009). The accelerator is made in the form of a venturi, which makes it extremely inefficient in free flow. Wind wheels are located in unfavorable places, and their number and the number of electric generators, as well as the placement of a separate solar panel structure, makes installation cumbersome and expensive. In addition, the installation did not solve the issues of power supply in the absence of sun and wind.

Частично эти вопросы решены в системе для автономного электроснабжения потребителей (см. патент RU №2382900, кл. F03D 9/02, опубл. 27.02.2010), где к связанному с ветроколесом электрогенератору через преобразующую и регулирующую аппаратуру подключены аккумуляторная батарея и инвертор. Но система для автономного электроснабжения потребителей не сможет их снабжать электричеством в случае длительного безветрия и разряда аккумуляторной батареи. В случае же полного заряда батареи, при наличии ветра и отсутствии потребителей электроэнергии в системе не предусмотрены сброс или утилизация излишков электроэнергии, либо защита ветроколеса.These issues are partially resolved in a system for autonomous power supply to consumers (see patent RU No. 2382900, class F03D 9/02, published February 27, 2010), where a battery and an inverter are connected to an electric generator connected to the wind wheel through a conversion and control equipment. But the system for autonomous power supply to consumers will not be able to supply them with electricity in the event of prolonged sleeplessness and battery discharge. In the case of a full battery charge, in the presence of wind and in the absence of electricity consumers, the system does not provide for the discharge or disposal of excess electricity, or the protection of a wind wheel.

Сброс излишков электроэнергии частично решен в известном ветроагрегате ВЭУ 2000 (http://www.clean-wind.ru/production/wpu/index.html), в котором к блоку электропитания подключен трубчатый электронагреватель (ТЭН). Такое использование ТЭНа может быть полезно только в холодное время года, либо в условиях Крайнего Севера. Кроме этого, в ветроагрегате используется быстроходное двухлопастное ветроколесо, что не комфортно и не безопасно для автономного потребителя, который часто находится вблизи ветроагрегата.The discharge of excess electricity was partially solved in the well-known wind turbine VEU 2000 (http://www.clean-wind.ru/production/wpu/index.html), in which a tubular electric heater (TEN) is connected to the power supply unit. Such use of heating elements can be useful only in the cold season, or in the Far North. In addition, the wind turbine uses a high-speed two-blade wind wheel, which is not comfortable and not safe for an autonomous consumer, who is often located near the wind turbine.

Наиболее близкой к предлагаемому изобретению является ветроэнергетическая станция «Колибри» (Паспорт ПС №1/7-2009оп и инструкция по эксплуатации ветроэнергетической станции «Колибри», г.Москва, ООО НПП «ВЭП», 2009.). Станция содержит диффузорный ускоритель, размещенное внутри него ветроколесо и соединенный с ним электрогенератор. К электрогенератору подключены: преобразователь-распределитель электроэнергии с зарядными устройствами, инвертор, солнечная и аккумуляторная батареи. Диффузорный ускоритель и тихоходное ветроколесо позволяют эффективно и безопасно эксплуатировать станцию вблизи жилья. Излишки электроэнергии сбрасываются на балластную электрическую нагрузку зарядного устройства ветрогенератора. Эта нагрузка не является полезной и, кроме того, это ухудшает температурные условия работы зарядного устройства, что в конечном итоге снижает общую надежность и срок службы. Для размещения зарядных устройств, инвертора и аккумуляторной батареи требуется отдельное помещение с поддержанием соответствующего микроклимата. Между указанным помещением, электрогенератором и солнечной батареей необходимы электрокоммуникации. Все это значительно удорожает станцию, снижает ее эффективность, сужает климатические условия эксплуатации, в частности не решены вопросы эксплуатации станции в условиях низких температур и возможного обледенения ее элементов.Closest to the proposed invention is the Kolibri wind power station (Passport Substation No. 1 / 7-2009op and the instruction manual for the Kolibri wind power station, Moscow, NPP VEP LLC, 2009.). The station contains a diffuser accelerator, a wind wheel placed inside it and an electric generator connected to it. Connected to the electric generator: converter-distributor of electric energy with chargers, inverter, solar and rechargeable batteries. A diffuser accelerator and a low-speed wind wheel allow efficient and safe operation of the station near housing. Excess electricity is discharged to the ballast electric load of the wind generator charger. This load is not useful and, in addition, it worsens the temperature conditions of the charger, which ultimately reduces the overall reliability and service life. To accommodate chargers, an inverter and a battery, a separate room is required while maintaining the appropriate microclimate. Between the specified room, the electric generator and the solar battery, electrical communications are necessary. All this significantly increases the cost of the station, reduces its efficiency, narrows the climatic conditions of operation, in particular, the issues of operation of the station at low temperatures and the possible icing of its elements have not been resolved.

Задачей изобретения является устранение указанных недостатков. Технический результат заключается в повышении эффективности работы ветроэнергетической установки, а также в расширении температурного и влажностного диапазонов ее эксплуатации. Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что ветроэнергетическая установка содержит диффузорный ускоритель, размещенное внутри него ветроколесо, соединенное с электрогенератором, к которому подключен преобразователь-распределитель электроэнергии и электрически связанные с последним инвертор, солнечная и аккумуляторная батареи, причем к преобразователю-распределителю электроэнергии дополнительно подключен термоэлектрический нагреватель, размещенный на диффузорном ускорителе. Элементы солнечной батареи предпочтительно размещены на внешней верхней поверхности диффузорного ускорителя. К преобразователю-распределителю электроэнергии может быть подключена метеостанция, включающая анемометр, а также датчики влажности и температуры воздуха. К преобразователю-распределителю электроэнергии также может быть подключен датчик частоты вращения ветроколеса, лопасти ветроколеса при этом выполняют поворотными и снабжают электроприводом, также подключенным к преобразователю-распределителю электроэнергии. Термоэлектрический нагреватель предпочтительно выполнен секционным. Диффузорный ускоритель целесообразно выполнять полым, и размещать в его полости преобразователь-распределитель электроэнергии, инвертор, аккумуляторную батарею и часть секций термоэлектрического нагревателя. Полость ускорителя моет быть снабжена дополнительным датчиком температуры, подключенным к преобразователю-распределителю, а на поверхности ускорителя могут быть выполнены монтажные люки.The objective of the invention is to remedy these disadvantages. The technical result consists in increasing the efficiency of the wind power installation, as well as in expanding the temperature and humidity ranges of its operation. The problem is solved, and the technical result is achieved by the fact that the wind power installation contains a diffuser accelerator, a wind wheel placed inside it, connected to an electric generator, to which an inverter-distributor of electricity and an inverter electrically connected to the latter are connected, a solar and a battery, and to a converter-distributor The electric power is additionally connected to a thermoelectric heater located on a diffuser accelerator. The solar cells are preferably located on the outer upper surface of the diffuser accelerator. A weather station, including an anemometer, as well as humidity and air temperature sensors, can be connected to the converter-distributor of electricity. A sensor of the rotational speed of the wind wheel can also be connected to the converter-distributor of electricity, while the blades of the wind wheel are rotary and equipped with an electric drive also connected to the converter-distributor of electricity. The thermoelectric heater is preferably made sectional. It is advisable to carry out the diffuser accelerator hollow, and place in its cavity a converter-distributor of electricity, an inverter, a storage battery, and part of the sections of a thermoelectric heater. The cavity of the accelerator can be equipped with an additional temperature sensor connected to the converter-distributor, and mounting hatches can be made on the surface of the accelerator.

На фиг.1 представлена принципиальная схема установки;Figure 1 presents a schematic diagram of the installation;

на фиг.2 - узел I на фиг.1;figure 2 - node I in figure 1;

на фиг.3 - поперечное сечение диффузорного ускорителя.figure 3 is a cross section of a diffuser accelerator.

Предлагаемая ветроэнергетическая установка содержит диффузорный ускоритель 1, выполненный в виде кольцевого профилированного крыла с щелевым закрылком. Внутри ускорителя 1 размещено ветроколесо 2, которое может быть выполнено как быстроходным малолопастным, так и малошумным, тихоходным, многолопастным. Ветроколесо 2 связано с электрогенератором 3. Указанная связь может быть выполнена жесткой, когда ротор генератора закреплен на ступице ветроколеса, или кинематической, когда между ветроколесом и электрогенератором размещен мультипликатор (на чертежах не показан). К электрогенератору 3 подключен преобразователь-распределитель электроэнергии 4, являющийся контроллером для управления работой установки, преобразования электроэнергии и ее распределения. С преобразователем-распределителем 4 электрически связаны инвертор 5, солнечная 6 и аккумуляторная 7 батареи. Установка дополнительно содержит термоэлектрический секционный нагреватель 8, подключенный к преобразователю-распределителю 4 и размещенный на диффузорном ускорителе 1.The proposed wind power installation contains a diffuser accelerator 1, made in the form of an annular shaped wing with a slotted flap. Inside the accelerator 1, a wind wheel 2 is placed, which can be performed as fast low-blade and low noise, low-speed, multi-blade. The wind wheel 2 is connected with the electric generator 3. This connection can be made rigid when the generator rotor is fixed to the hub of the wind wheel, or kinematic, when a multiplier is placed between the wind wheel and the electric generator (not shown in the drawings). An electric power distribution converter 4 is connected to the electric generator 3, which is a controller for controlling the operation of the installation, electric energy conversion and its distribution. An inverter 5, a solar 6 and a rechargeable 7 battery are electrically connected to the converter-distributor 4. The installation further comprises a thermoelectric sectional heater 8 connected to the converter-distributor 4 and placed on the diffuser accelerator 1.

Солнечная батарея 6 может быть выполнена отдельно стоящей, как изображено на фиг.1, или с целью снижения материалоемкости может быть размещена на внешней верхней поверхности Б диффузорного ускорителя 1, как изображено на фиг.3.The solar battery 6 can be made stand-alone, as shown in figure 1, or in order to reduce material consumption can be placed on the outer upper surface B of the diffuser accelerator 1, as shown in figure 3.

Предложенная установка может быть выполнена полностью регулируемой, т.е. в любой момент времени вырабатываемая энергия может быть уравнена с потребляемой. При этом ее нагреватель 8 будет использован только для поддержания требуемой температуры материалов и оборудования установки, исключения ее обледенения. Для этого установка дополнительно содержит подключенную к преобразователю-распределителю 4 метеостанцию 9 с анемометром и датчиками температуры и влажности воздуха, а также датчик 10 частоты вращения ветроколеса. В этом случае лопасти 11 ветроколеса выполнены поворотными и снабжены электроприводом 12, подключенным к преобразователю-распределителю 4.The proposed installation can be made fully adjustable, i.e. at any time, the energy generated can be equalized with the energy consumed. At the same time, its heater 8 will be used only to maintain the required temperature of the materials and equipment of the installation, excluding its icing. For this, the installation additionally contains a weather station 9 connected to the transducer-distributor 4 with an anemometer and temperature and humidity sensors, as well as a wind wheel speed sensor 10. In this case, the blades 11 of the wind wheel are made rotary and equipped with an electric drive 12 connected to the converter-distributor 4.

Секции 13 нагревателя 8 могут быть выполнены в виде отдельных трубчатых электрических нагревателей (ТЭНов), токопроводящих шин или проводов, вмонтированных в поверхность ускорителя 1. Секции 13 могут также быть смонтированы на центральном обтекателе 14 и лопатках 15 направляющего аппарата. Наличие обтекателя 14 и лопаток 15 не является обязательным во всех случаях, поскольку ветроколесо 2 с электрогенератором 3 могут быть смонтированы на цилиндрической обечайке, образующей центральный эжектирующий канал (на чертежах не показано).Sections 13 of heater 8 can be made in the form of separate tubular electric heaters (TENs), conductive busbars or wires mounted on the surface of accelerator 1. Sections 13 can also be mounted on central cowl 14 and vanes 15 of guide vanes. The presence of the fairing 14 and the blades 15 is not necessary in all cases, since the wind wheel 2 with the electric generator 3 can be mounted on a cylindrical shell, forming a central ejection channel (not shown in the drawings).

Для повышения компактности установки, упрощения электрических коммуникаций и снижения стоимости диффузорный ускоритель 1 выполнен полым. Преобразователь-распределитель 4, инвертор 5 и аккумуляторная батарея 7 при этом размещены в нижней части полости ускорителя 1 (см. фиг.3), что повышает устойчивость последнего в воздушном потоке. Ориентация ускорителя на ветер может быть осуществлена либо жесткой установкой по «розе ветров», либо приводом, аналогичным электроприводу 12 через редуктор, аналогичный редуктору 16.To increase the compactness of the installation, simplify electrical communications and reduce costs, the diffuser accelerator 1 is hollow. The Converter-distributor 4, the inverter 5 and the battery 7 are located in the lower part of the cavity of the accelerator 1 (see figure 3), which increases the stability of the latter in the air stream. The accelerator can be oriented toward the wind either by a rigid installation along the “wind rose” or by a drive similar to electric drive 12 through a reducer similar to reducer 16.

Для использования в условиях низких температур полость ускорителя снабжают дополнительным датчиком температуры 17, подключенным к преобразователю-распределителю 4, а часть секций 13 нагревателя располагают в полости ускорителя 1. Для монтажа и обслуживания оборудования на поверхности ускорителя 1 выполняют монтажные люки 18.For use in low temperature conditions, the accelerator cavity is equipped with an additional temperature sensor 17 connected to the converter-distributor 4, and part of the heater sections 13 are located in the cavity of the accelerator 1. For mounting and servicing the equipment, mounting hatches 18 are made on the surface of the accelerator 1.

Предлагаемая ветроэнергетическая установка работает следующим образом.The proposed wind power installation operates as follows.

Алгоритм работы установки зависит от выбранного и реализованного способа ее регулирования.The algorithm of the installation depends on the selected and implemented method of its regulation.

В наиболее распространенном варианте от начальной скорости ветра до расчетной (номинальной) лопасти 11 ветроколеса 2 установлены под углом, соответствующим максимальному коэффициенту использования энергии ветра (коэффициенту мощности), ветровой поток усиливается диффузорным ускорителем 1 и воздействует на ветроколесо. Скорость обтекания ветроколеса 2 увеличивается пропорционально отношению большего диаметра ускорителя 1 к его меньшему, внутреннему диаметру. Мощность ветроколеса, соответственно, растет пропорционально скорости его обтекания в третьей степени. Энергия ветроколеса 2, работающего при максимальном коэффициенте мощности, передается электрогенератору 3. Вплоть до расчетной номинальной скорости ветра происходит рост мощности электрогенератора. С дальнейшим ростом скорости ветра мощность ветроколеса и электрогенератора поддерживаются постоянными. Это обеспечивается поворотом лопастей 11 ветроколеса 2, как показано на фиг.2, через редуктор 16 электроприводом 12 по сигналу преобразователя-распределителя 4. В результате этого коэффициент мощности снижается пропорционально третьей степени скорости ветра, сохраняя при этом постоянную мощность ветроколеса.In the most common version, from the initial wind speed to the calculated (nominal) blade 11 of the wind wheel 2 are installed at an angle corresponding to the maximum coefficient of utilization of wind energy (power factor), the wind flow is amplified by diffuser accelerator 1 and affects the wind wheel. The flow velocity of the wind wheel 2 increases in proportion to the ratio of the larger diameter of the accelerator 1 to its smaller internal diameter. The power of the wind wheel, respectively, grows in proportion to the speed of its flow around in the third degree. The energy of the wind wheel 2, operating at the maximum power factor, is transmitted to the generator 3. Up to the estimated nominal wind speed, the power of the generator grows. With a further increase in wind speed, the power of the wind wheel and electric generator are kept constant. This is ensured by the rotation of the blades 11 of the wind wheel 2, as shown in FIG. 2, through the gear 16 by the electric drive 12 according to the signal of the distributor-distributor 4. As a result, the power factor decreases in proportion to the third degree of wind speed, while maintaining a constant power of the wind wheel.

Вырабатываемое электрогенератором 3 электричество поступает в преобразователь-распределитель 4, где преобразуется в электроэнергию постоянного тока с фиксированным напряжением. Полученная энергия идет на зарядку аккумуляторной батареи 7, питание инвертора 5 и внешнего потребителя постоянного тока. Инвертор 5 вырабатывает для внешнего потребителя стабилизированное электричество переменного тока синусоидальной формы. В безветрие зарядка батареи 7 осуществляется от солнечной батареи 6. Перезаряд батареи 7 исключается преобразователем-распределителем 4, контролирующим через вольтметр ЭДС батареи 7. Если батарея 7 заряжена полностью, то питание потребителей осуществляется через инвертор 5 и преобразователь-распределитель 4 от электрогенератора 3 или солнечной батареи 6.The electricity generated by the electric generator 3 enters the converter-distributor 4, where it is converted into direct current electricity with a fixed voltage. The resulting energy is used to charge the battery 7, power the inverter 5 and the external DC consumer. The inverter 5 generates for the external consumer a stabilized sinusoidal alternating current electricity. In idleness, the battery 7 is charged from the solar battery 6. The battery 7 is recharged by the converter-distributor 4, which controls the emf of the battery 7 through the voltmeter. If the battery 7 is fully charged, then the consumers are powered through the inverter 5 and the converter-distributor 4 from the electric generator 3 or solar batteries 6.

Если внешние потребители электричества отсутствуют или их мощность мала по сравнению с генерируемой электрогенератором 3 и (или) солнечной батареей 6, то излишки электроэнергии идут на термоэлектрический нагреватель 8. Выполнение нагревателя секциями 13 позволяет разместить их таким образом, чтобы оптимизировать погранслой и обеспечить безотрывное обтекание ускорителя 1. В случае угрозы обледенения, о чем сообщают датчики температуры и влажности метеостанции 9, преобразователь-распределитель запитывает нагреватель 8 независимо от заряда батареи 7 и потребляемых мощностей.If external consumers of electricity are absent or their power is small compared with that generated by the electric generator 3 and (or) the solar battery 6, then the excess electricity goes to the thermoelectric heater 8. The heater sections 13 allows you to place them in such a way as to optimize the boundary layer and provide continuous flow around the accelerator 1. In the event of a risk of icing, as reported by the temperature and humidity sensors of the weather station 9, the converter-distributor supplies the heater 8 regardless of the charge and batteries 7 and power consumption.

Таким образом, предлагаемая установка позволяет реализовать ее работу в полном соответствии с требуемой мощностью, т.е. вырабатывать столько энергии, сколько требует ее потребитель. При этом на вход преобразователя-распределителя 4 поступают сигналы первичных датчиков, таких как анемометр метеостанции 9 и датчик частоты вращения 10, а также данные о ЭДС аккумуляторной батареи 7, тока инвертора 5 (переменного тока в цепи нагрузки), постоянного тока нагрузки и ЭДС солнечной батареи 6. Преобразователь-распределитель 4 формирует управляющие импульсы для своих фидерных устройств. Последние включают электропривод 12, который при помощи редуктора 16 устанавливает лопасти 11 под углом, при котором суммарная мощность электрогенератора 3 и солнечной батареи 6 равняется мощности всех потребителей (включая аккумуляторную батарею 7). Излишков энергии, которые необходимо сбрасывать при этом нет, и нагреватель 8 используется только для формирования нужного погранслоя и исключения обледенения.Thus, the proposed installation allows you to implement its work in full accordance with the required power, i.e. to produce as much energy as its consumer requires. In this case, the input of the transducer-distributor 4 receives signals from primary sensors, such as an anemometer of a weather station 9 and a speed sensor 10, as well as data on the emf of the battery 7, the inverter 5 current (alternating current in the load circuit), the direct current of the load, and the solar emf batteries 6. Converter-distributor 4 generates control pulses for its feeder devices. The latter include an electric drive 12, which, using a gear 16, sets the blades 11 at an angle at which the total power of the electric generator 3 and the solar battery 6 is equal to the power of all consumers (including the battery 7). There is no excess energy that needs to be dumped, and the heater 8 is used only to form the desired boundary layer and to prevent icing.

В полости ускорителя достаточно много места для размещения аккумуляторной батареи, инвертора, преобразователя-распределителя и их электрической коммуникации (см. фиг.3). Если установка эксплуатируется в холодное время, нормальные температурные условия работы перечисленного оборудования обеспечиваются с помощью датчика температуры 17 и секций 13 нагревателя. Монтажные люки 18 могут быть так же использованы для создания вентиляционных щелей при эксплуатации установки в жарком климате.In the cavity of the accelerator there is a lot of space to accommodate the battery, inverter, converter-distributor and their electrical communication (see figure 3). If the installation is operated in cold weather, the normal temperature conditions of the listed equipment are ensured by the temperature sensor 17 and heater sections 13. Mounting hatches 18 can also be used to create ventilation slots during operation in hot climates.

Таким образом, предлагаемая ветроэнергетическая установка позволяет расширить регион ее использования от экваториальных широт до районов крайнего севера, исключить возможность обледенения установки, снизить затраты на электрические коммуникации и монтаж оборудования, а также путем управления погранслоем и исключения срывных режимов существенно повысить ее энергетическую эффективность.Thus, the proposed wind power installation allows you to expand the region of its use from equatorial latitudes to regions of the far north, to exclude the possibility of icing the installation, reduce the cost of electrical communications and installation of equipment, as well as by managing the boundary layer and eliminating stall modes, significantly increase its energy efficiency.

Claims (7)

1. Ветроэнергетическая установка, содержащая диффузорный ускоритель, размещенное внутри него ветроколесо, соединенное с электрогенератором, к которому подключен преобразователь-распределитель электроэнергии и электрически связанные с последним инвертор, солнечная и аккумуляторная батареи, отличающаяся тем, что к преобразователю-распределителю электроэнергии дополнительно подключен термоэлектрический нагреватель, размещенный на диффузорном ускорителе.1. A wind power installation containing a diffuser accelerator, a wind wheel placed inside it, connected to an electric generator, to which an inverter-distributor of electricity is connected and an inverter, a solar and a battery are electrically connected to the latter, characterized in that a thermoelectric heater is additionally connected to the converter-distributor of electricity placed on a diffuser accelerator. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что элементы солнечной батареи размещены на внешней верхней поверхности диффузорного ускорителя.2. Installation according to claim 1, characterized in that the solar cells are placed on the outer upper surface of the diffuser accelerator. 3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что к преобразователю-распределителю электроэнергии подключена метеостанция, включающая анемометр, а также датчики влажности и температуры воздуха.3. Installation according to claim 1, characterized in that a weather station including an anemometer, as well as humidity and air temperature sensors, is connected to a power distribution converter. 4. Установка по п.1, отличающаяся тем, что к преобразователю-распределителю электроэнергии подключен датчик частоты вращения ветроколеса, а лопасти ветроколеса выполнены поворотными и снабжены электроприводом, также подключенным к преобразователю-распределителю электроэнергии.4. The installation according to claim 1, characterized in that a wind wheel speed sensor is connected to the electric power distribution transducer, and the wind wheel blades are made rotary and equipped with an electric drive also connected to the electric power distribution transducer. 5. Установка по п.1, отличающаяся тем, что термоэлектрический нагреватель выполнен секционным.5. Installation according to claim 1, characterized in that the thermoelectric heater is made sectional. 6. Установка по п.5, отличающаяся тем, что диффузорный ускоритель выполнен полым, и в его полости размещены преобразователь-распределитель электроэнергии, инвертор, аккумуляторная батарея и часть секций термоэлектрического нагревателя.6. Installation according to claim 5, characterized in that the diffuser accelerator is made hollow, and an electric power converter-distributor, an inverter, a storage battery and part of the sections of the thermoelectric heater are placed in its cavity. 7. Установка по п.6, отличающаяся тем, что полость ускорителя снабжена дополнительным датчиком температуры, подключенным к преобразователю-распределителю, а на поверхности ускорителя выполнены монтажные люки. 7. Installation according to claim 6, characterized in that the cavity of the accelerator is equipped with an additional temperature sensor connected to the converter-distributor, and mounting hatches are made on the surface of the accelerator.
RU2012121585/06A 2012-05-25 2012-05-25 Wind-driven power plant with heated diffuser accelerator RU2499913C1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012121585/06A RU2499913C1 (en) 2012-05-25 2012-05-25 Wind-driven power plant with heated diffuser accelerator
PCT/RU2012/001032 WO2013176568A1 (en) 2012-05-25 2012-12-07 Wind energy installation with heated diffusive accelerator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012121585/06A RU2499913C1 (en) 2012-05-25 2012-05-25 Wind-driven power plant with heated diffuser accelerator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2499913C1 true RU2499913C1 (en) 2013-11-27

Family

ID=49624152

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012121585/06A RU2499913C1 (en) 2012-05-25 2012-05-25 Wind-driven power plant with heated diffuser accelerator

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2499913C1 (en)
WO (1) WO2013176568A1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2582386C2 (en) * 2014-04-15 2016-04-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Оренбургский государственный аграрный университет" Windmills
US11174837B2 (en) 2016-06-02 2021-11-16 Wobben Properties Gmbh Method of controlling a wind turbine and wind turbine
RU2760401C1 (en) * 2021-04-28 2021-11-24 Общество с ограниченной ответственностью "Тюльганский электромеханический завод" Anemometer attachment assembly on wind turbine head

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2589583C1 (en) * 2015-03-30 2016-07-10 Михаил Николаевич Кондратьев Modular level wind-driven power plant with concentrators, electric heaters and silencers
WO2017190747A1 (en) * 2016-05-04 2017-11-09 Vestas Wind Systems A/S In hub power generation and storage for anti-icing wind turbine blades

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE202006015047U1 (en) * 2006-09-29 2006-12-07 Klotsche, Michael, Dipl.-Ing. Ice warning system for wind power systems has sensor module and data logger, whereby data logger is connected by data lines to sensor module, to anemometer and to controller for wind power system
RU74171U1 (en) * 2007-12-18 2008-06-20 Общество с ограниченной ответственностью "Национальная инновационная компания "Новые энергетические проекты" (ООО "Национальная инновационная компания "НЭП") INTEGRATED SOLAR WIND POWER INSTALLATION

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010043434A1 (en) * 2010-11-04 2012-05-10 Aloys Wobben Wind turbine rotor blade

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE202006015047U1 (en) * 2006-09-29 2006-12-07 Klotsche, Michael, Dipl.-Ing. Ice warning system for wind power systems has sensor module and data logger, whereby data logger is connected by data lines to sensor module, to anemometer and to controller for wind power system
RU74171U1 (en) * 2007-12-18 2008-06-20 Общество с ограниченной ответственностью "Национальная инновационная компания "Новые энергетические проекты" (ООО "Национальная инновационная компания "НЭП") INTEGRATED SOLAR WIND POWER INSTALLATION

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2582386C2 (en) * 2014-04-15 2016-04-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Оренбургский государственный аграрный университет" Windmills
US11174837B2 (en) 2016-06-02 2021-11-16 Wobben Properties Gmbh Method of controlling a wind turbine and wind turbine
RU2760401C1 (en) * 2021-04-28 2021-11-24 Общество с ограниченной ответственностью "Тюльганский электромеханический завод" Anemometer attachment assembly on wind turbine head

Also Published As

Publication number Publication date
WO2013176568A1 (en) 2013-11-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2499913C1 (en) Wind-driven power plant with heated diffuser accelerator
ES2411355T5 (en) Restriction of power of wind turbines
US8288884B1 (en) Wind turbine with integrated solar panels
US8368240B1 (en) Roof installed wind turbine vent and solar panel electric power generation system
EP2187048A1 (en) Autonomous power supply system
CN109154277A (en) Unit for solar energy and wind energy utilization
US20090015019A1 (en) Lateral Wind Turbine
ES2586802T3 (en) Procedure for the operation of a wind power installation or a wind farm
TW200930896A (en) Wind energy conversion system
CN104682832B (en) A kind of post, field energy supplyystem
KR102106022B1 (en) Smart grid power control system for electric propulsion ship
RU2551913C1 (en) All-season vertical hybrid power unit
KR20140007028A (en) Cooling and heating system with composition energy control
US9581135B2 (en) Cable-suspended wind energy generator
GB2481033A (en) Wind turbine with battery-powered motor to assist the rotor in low wind conditions
CN109556303A (en) A kind of water heater that solar wind-energy combines
JP2007534288A (en) Renewable energy sources
RU112955U1 (en) DEVICE FOR HEATING THE BLADES OF A WIND POWER INSTALLATION BASED ON POWER SUPPLY FROM THE SOLAR MODULE
CL2008003344A1 (en) Autonomous power supply system that includes an installation with a wind turbine for the generation of electric energy, an installation for the conversion of solar energy to heat and an automatic control system that includes a system for stabilizing the speed of the wind turbine rotor.
CN108923725B (en) Wind turbine generator tower power supply system based on thin-film solar cell
CA2975109C (en) Solar and wind energy collection system and method
KR20100004528A (en) Wind power generator using wasted wind
KR101353951B1 (en) A wind power generator
CN201003466Y (en) 1.5MW direct-drive type variable speed constant frequency wind-driven generator group
US20100181838A1 (en) Roof Power Generator

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180526