RU2714026C1 - Многоцелевая энергетическая система (МЭС) - Google Patents
Многоцелевая энергетическая система (МЭС) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2714026C1 RU2714026C1 RU2018136539A RU2018136539A RU2714026C1 RU 2714026 C1 RU2714026 C1 RU 2714026C1 RU 2018136539 A RU2018136539 A RU 2018136539A RU 2018136539 A RU2018136539 A RU 2018136539A RU 2714026 C1 RU2714026 C1 RU 2714026C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- energy
- wind
- turbine
- power system
- blade
- Prior art date
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
-
- 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
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)
- Wind Motors (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области ветроэнергетики. Многоцелевая энергетическая система использования энергии ветра содержит ветроуловитель, представляющий собой стационарное устройство, выполненное с возможностью захвата воздушных масс в горизонтальной проекции на 360°, устройство преобразования энергии ветра, включающее турбину с рабочими лопатками аэродинамического профиля и электрогенератор, энергетическая система выполнена с возможностью передачи энергии в дополнительные блоки: блок управления и распределения электроэнергии, водяной теплообменник. Изобретение направлено на максимальное использование энергии ветрового потока. 6 ил., 1 табл.
Description
Многоцелевая автоматизированная энергетическая система использования энергии ветра состоит из нескольких блоков: ветроуловитель; устройство преобразования энергии ветра - состоящее из турбины с рабочими лопатками аэродинамического профиля и электрогенератора; возможна установка дополнительных блоков для передачи энергии: блок управления и распределения электроэнергии, водяной теплообменник.
Основной функцией МЭС, является выработка электроэнергии из альтернативных источников - порыв ветра.
Принцип работы МЭС заключается в перехвате воздушных масс со всех сторон, и сосредоточение ветряной энергии в одной точке с ускорением потока воздуха посредством турбины и электрогенератора (ускорение происходит за счет сужения пропускного канала; ускорение происходит по теореме Вентури), остаточная энергия идет на повышение эффективности других систем, в которые может интегрироваться МЭС. Схема построения системы многократно увеличивает скорость ветрового потока в рабочей области системы, а также позволяет циклично использовать энергию потока ветра, расчет показателей приведен в Таблице 1.
Многоцелевая энергетическая система Фиг. 1 - автоматизированный комплекс, состоящий из основных блоков: ветроуловитель; устройство преобразования энергии ветра - состоящее из турбины и электрогенератора; устройство для передачи энергии в дополнительные блоки и интегрирования МЭС в другие системы.
Ветроуловитель Фиг. 2 - это стационарное устройство, способное захватывать воздушные массы в горизонтальной проекции на 360°. Преимущество ветроуловителя МЭС в том, что не нужно поворачивать агрегат при изменении направления воздушного потока, а также в возможности захватывать сторонние воздушные потоки, идущие одновременно с основным.
Основными элементами устройства преобразования энергии ветра являются турбина и электрогенератор устройство, преобразующее неэлектрические виды энергии (механическая), в электрическую энергию. Вначале идет преобразование кинетической энергии ветрового потока в механическую энергию ротора, приводящую в движение вал турбины. Вал турбины соединен с валом электрогенератора. Механическая энергия далее преобразуется электрогенератором в электрическую. Устройство преобразования энергии ветра изображено на Фиг. 3 - представляет собой устройство преобразования энергии ветра в механическую энергию за счет рабочих лопаток, установленных в роторе. Ротор - подвижная часть лопаточной машины.
Высокая частота вращения турбины препятствует образованию низкочастотных инфразвуковых колебаний воздуха, таким образом, в системе снижен уровень шума. На Фиг. 4 изображена турбина устройства преобразования энергии ветра - лопаточная машина, в которой происходит преобразование кинетической энергии и/или внутренней энергии рабочего тела (пара, газа, воды) в механическую работу на валу. Струя рабочего тела воздействует на лопатки, закрепленные по окружности ротора, и приводит их в движение. (Техническая энциклопедия. М.: Государственное словарно-энциклопедическое издательство "Советская энциклопедия", 1934. - Т. 24). Ротор турбины пропускает через себя поток воздуха, выходящий из статора, и преобразовывает энергию воздуха в энергию вращения турбины. Ротор турбины - вращающаяся часть турбины, состоящая из дисков, лопаток и вала. Служит для преобразования кинетической и потенциальной энергии газового потока в механическую работу на валу турбины. Лопатки изменяют направление и скорость газового потока, создавая усилие в окружном направлении. Диск удерживает лопатки и передает от них это усилие валу.
Лопатки, как правило, закрепляются на диске с помощью замковых соединений.
Лопатка устройства преобразования энергии ветра схематично представлена на Фиг. 5. Высота лопатки выбирается из минимально возможной высоты, для обеспечения приемлемого втулочного диаметра, а также для уменьшения потребной подъемной силы на лопатках для получения требуемого момента на валу колеса. Малая высота лопатки позволяет, пренебречь изменением параметров потока по радиусу и выполнить лопатку без закрутки. Ширина лопатки влияет на количество лопаток и выбирается по типу конструкции.
Профиль лопатки обладает оптимальными аэродинамическими свойствами, его геометрические параметры приемлемыми для реализации устройства изменения угла установки лопатки, в частности максимальная толщина профиля при заданной ширине лопатки позволяет устанавливать лопатку на ось необходимого диаметра.
Угол установки лопатки Фиг. 6 обеспечивает требуемые условия обтекания профиля лопатки и требуемую подъемную силу Fp. Из-за вращения ротора турбины (вектор u), угол набегающего потока (вектор с) определяется по результирующей скорости (вектор υ) от ветра и скорости вращения колеса.
Расчет подъемной силы выполняется по формуле
Су - коэффициент подъемной силы;
υ - скорость набегающего потока;
S - площадь лопатки;
Расчет позволяет вычислить мощность на валу турбины, которую он будет развивать, имея одну лопатку. Мощность обеспечивается скоростью вращения и силой Fп которая является проекцией подъемной силы профиля лопатки на ось, направленную в сторону вращения колеса, и обеспечивает крутящий момент.
Количество лопаток рассчитывается исходя из мощности, обеспечиваемой одной лопаткой и возможной мощности электрогенератора при данной скорости ветра с учетом коэффициента использования энергии ветра.
Расход остаточной энергии в дополнительные блоки и обеспечивает максимальное использование энергии ветрового потока. Большая часть энергии ветрового потока направляется на выработку электроэнергии, а оставшаяся часть на увеличения эффективности другой системы, где есть возможность использования воздушных масс для частичного компенсирования нагрузок основных комплектующих. При интеграции в системы вентиляции, остаточная кинетическая энергия ветрового потока на выходе из МЭС направляется в вентиляционную шахту для уменьшения расхода электроэнергии вентиляционных агрегатов. МЭС может использоваться для рекуперации тепла в здании через интеграцию в механическую вентиляцию.
При интеграции в насосные системы перекачки воды (автономные опреснители воды) механическая энергия с вала турбины предается на вал насосных агрегатов, что минимизирует затраты на энергопотребление (здесь система интеграции не имеет функции использования остаточной энергии ветра, а главная ее функция заключается в передачи механической энергии напрямую через вал турбины на вал насосных агрегатов, без необходимости промежуточного преобразования механической энергии в электрическую).
МЭС проектируются для присоединения к линии электропередачи энергосистемы (распределительные сети или сети с низшим классом напряжения). Для исключения перепадов напряжения применимы синхронные генераторы снижение напряжения и подключение к генераторам батарей-конденсаторов.
Отличительной чертой является минимальные ограничения на установку такой системы в жилых зонах и в зонах миграции птиц. Проект предназначен для реализации на крышах индивидуальных жилых домов, промышленных объектах, высотных зданий. Размеры МЭС могут быть спроектированы с учетом конструктивных особенностей любых зданий и сооружений.
Электроэнергия, полученная с помощью МЭС, идет на любые нужды предприятия или дома, избыточную электроэнергию (до 15 кВт) можно продавать на коммерческой основе.
Проектный срок службы: неподвижные компоненты МЭС спроектированы исходя из минимального срока службы 50 лет; динамические компоненты - 30 лет.
Claims (1)
- Многоцелевая энергетическая система использования энергии ветра, содержащая: ветроуловитель, представляющий собой стационарное устройство, выполненное с возможностью захвата воздушных масс в горизонтальной проекции на 360°, устройство преобразования энергии ветра, включающее турбину с рабочими лопатками аэродинамического профиля и электрогенератор, при этом энергетическая система выполнена с возможностью передачи энергии в дополнительные блоки: блок управления и распределения электроэнергии, водяной теплообменник.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018136539A RU2714026C1 (ru) | 2018-10-17 | 2018-10-17 | Многоцелевая энергетическая система (МЭС) |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018136539A RU2714026C1 (ru) | 2018-10-17 | 2018-10-17 | Многоцелевая энергетическая система (МЭС) |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2714026C1 true RU2714026C1 (ru) | 2020-02-11 |
Family
ID=69625712
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018136539A RU2714026C1 (ru) | 2018-10-17 | 2018-10-17 | Многоцелевая энергетическая система (МЭС) |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2714026C1 (ru) |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2089749C1 (ru) * | 1991-05-29 | 1997-09-10 | Шатц Юрген | Способ получения пригодной для использования энергии из параллельных потоков и устройство для его осуществления |
CN1553052A (zh) * | 2003-05-27 | 2004-12-08 | 张孟杰 | 集风式风力发电机组 |
CN100478559C (zh) * | 2007-02-27 | 2009-04-15 | 南京航空航天大学 | 高超音速进气空气涡轮发电机 |
GB2462469A (en) * | 2008-08-08 | 2010-02-10 | James Arthur Goulding | Venturi inlet wind turbine |
KR20170020464A (ko) * | 2014-06-16 | 2017-02-22 | 지멘스 악티엔게젤샤프트 | 간헐적 리뉴어블 에너지 소스로부터의 에너지를 사용하여 에너지 그리드를 공급하기 위한 시스템 및 방법 |
EP2776710B1 (en) * | 2011-10-14 | 2018-05-30 | Funnelhead Limited | Fluid powered turbine |
RU2664039C2 (ru) * | 2016-02-20 | 2018-08-14 | Дмитрий Иванович Образцов | Ветрогенераторная установка д.и. образцова |
-
2018
- 2018-10-17 RU RU2018136539A patent/RU2714026C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2089749C1 (ru) * | 1991-05-29 | 1997-09-10 | Шатц Юрген | Способ получения пригодной для использования энергии из параллельных потоков и устройство для его осуществления |
CN1553052A (zh) * | 2003-05-27 | 2004-12-08 | 张孟杰 | 集风式风力发电机组 |
CN100478559C (zh) * | 2007-02-27 | 2009-04-15 | 南京航空航天大学 | 高超音速进气空气涡轮发电机 |
GB2462469A (en) * | 2008-08-08 | 2010-02-10 | James Arthur Goulding | Venturi inlet wind turbine |
EP2776710B1 (en) * | 2011-10-14 | 2018-05-30 | Funnelhead Limited | Fluid powered turbine |
KR20170020464A (ko) * | 2014-06-16 | 2017-02-22 | 지멘스 악티엔게젤샤프트 | 간헐적 리뉴어블 에너지 소스로부터의 에너지를 사용하여 에너지 그리드를 공급하기 위한 시스템 및 방법 |
RU2664039C2 (ru) * | 2016-02-20 | 2018-08-14 | Дмитрий Иванович Образцов | Ветрогенераторная установка д.и. образцова |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8894348B2 (en) | Wind turbine | |
US7812472B2 (en) | Power generating skin structure and power generation system therefor | |
US20100060010A1 (en) | Ecology friendly compound energy unit | |
RU2714026C1 (ru) | Многоцелевая энергетическая система (МЭС) | |
US20130119662A1 (en) | Wind turbine control | |
EA202000095A1 (ru) | Ветроэлектростанция | |
KR20190096151A (ko) | 수평축 풍력발전장치 | |
Sokolovsky et al. | Technical proposals for wind turbine structures | |
Sarathi et al. | Study on Wind Turbine and Its Aerodynamic Performance | |
Abd Rahman et al. | Energy harvesting from cooling tower by vertical axis wind turbine (VAWT) | |
RU2249722C1 (ru) | Роторная ветроэлектростанция | |
RU2365781C1 (ru) | Ветрогенератор самоуправляемый | |
CN105508130A (zh) | 集风式风力发电机 | |
RU2463473C1 (ru) | Крыльчато-парусная ветроэнергетическая установка | |
Moorthy et al. | Wind energy recovery from a cooling tower with the help of a wind turbine generator | |
RU2147079C1 (ru) | Ветровая энергетическая установка | |
WO2024019670A1 (en) | Vertical wind tower | |
CN102691624A (zh) | 多级垂直叶片风力发电机 | |
RU114484U1 (ru) | Установка для получения электроэнергии в газовом тракте парогазовых и паросиловых установок тепловых электростанций | |
JP6047961B2 (ja) | 風力発電装置 | |
RU2622678C1 (ru) | Ветроэнергетическая установка | |
CN105888972A (zh) | 立管式风力发电机 | |
CN114667391A (zh) | 风轮机和基于该风轮机的风力发电站 | |
Chong et al. | The design and testing of an exhaust air energy recovery wind turbine generator | |
RU2478831C2 (ru) | Туннельная электростанция |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20201018 |