RU2725126C1

RU2725126C1 - Ветровая установка для выработки электричества

Info

Publication number: RU2725126C1
Application number: RU2019144351A
Authority: RU
Inventors: Александр Алексеевич Трубецкой
Original assignee: Александр Алексеевич Трубецкой
Priority date: 2019-12-24
Filing date: 2019-12-24
Publication date: 2020-06-29

Abstract

Изобретение относится к энергетике, а именно к возобновляемым источникам электрической энергии. Ветровая установка для выработки электричества состоит из оси, лопастей, устройства для отвода потока воздуха, его рычагов крепления и стоек, выполняющих опорную функцию на рельсовый желоб, по средством катков. На оси жестко закреплена солнечная шестерня, которая сопряжена с шестернею, жестко зафиксированной с профилированным колесом с зубьями, которое в постоянном контакте, по средствам цепной передачи, с последующим лопастным блоком, редуктор, генератор. Техническим результатом является обеспечение работы при малых скоростях ветра. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Description

Область техники

Изобретение, ветровая установка для выработки электричества, относится к энергетике и может быть использована в качестве источника электрической энергии.

Уровень техники

Технический результат, решаемый изобретением, обеспечивается не задействованным энергетическим потенциалом ветра.

Ветровая электростанция - это несколько ВЭУ (ветровых энергетических установок), собранных в одном или нескольких местах и объединенных в единую сеть. Крупные ветровые электростанции могут состоять из 100 и более ветрогенераторов. Иногда ветровые электростанции называют «ветровыми фермами» (от англ. Wind farm).

Скорость ветра возрастает с высотой. Поэтому ветровые электростанции строят на вершинах холмов или возвышенностей, а генераторы устанавливают на башнях высотой 30-60 метров. Принимаются во внимание предметы, способные влиять на ветер: деревья, крупные здания и т.д. При строительстве ветровых электростанций учитывается влияние ветрогенераторов на окружающую среду. Законы, принятые в Великобритании, Германии, Нидерландах и Дании, ограничивают уровень шума от работающей ветровой энергетической установки до 45 дБ в дневное время и до 35 дБ ночью. Минимальное расстояние от установки до жилых домов - 300 м. Современные ветровые электростанции прекращают работу во время сезонного перелета птиц.

Известна наземная ветровая электростанция, самый распространенный в настоящее время тип ветровых электростанций. Ветрогенераторы устанавливаются на холмах или возвышенностях. Промышленный ветрогенератор строится на подготовленной площадке за 7-10 дней. Получение разрешений регулирующих органов на строительство ветровой электростанции может занимать год и более. Для строительства необходима дорога до строительной площадки, тяжелая подъемная техника с выносом стрелы более 50 метров, так как гондолы устанавливаются на высоте около 50 метров. Электростанция соединяется кабелем с передающей электрической сетью. Крупнейшей на данный момент ветровой электростанцией является электростанция Альта, расположенная в штате Калифорния, США. Полная мощность - 1550 МВт.

Известна прибрежная ветровая электростанция. Прибрежные ветровые электростанции строят на небольшом удалении от берега моря или океана. На побережье с суточной периодичностью дует бриз, что вызвано неравномерным нагреванием поверхности суши и водоема. Дневной, или морской бриз, движется с водной поверхности на сушу, а ночной, или береговой - с остывшего побережья к водоему.

Известна шельфовая ветровая электростанция. Шельфовые ветровые электростанции строят в море: 10-60 километров от берега. Шельфовые ветровые электростанции обладают рядом преимуществ:

1) их практически не видно с берега;

2) они не занимают землю;

3) они имеют большую эффективность из-за регулярных морских ветров.

Шельфовые электростанции строят на участках моря с небольшой глубиной. Башни ветрогенераторов устанавливают на фундаменты из свай, забитых на глубину до 30 метров. Электроэнергия передается на землю по подводным кабелям. Шельфовые электростанции более дороги в строительстве, чем их наземные аналоги. Для генераторов требуются более высокие башни и более массивные фундаменты. Соленая морская вода может приводить к коррозии металлических конструкций. Для строительства и обслуживания подобных электростанций используются самоподъемные суда.

Известна плавающая ветровая электростанция.

Норвежская компания StatoilHydro разработала плавающие ветрогенераторы для морских станций большой глубины. StatoilHydro построила демонстрационную версию мощностью 2,3 МВт в сентябре 2009 года. Турбина под названием Hywind весит 5 300 тонн при высоте 65 метров. Располагается она в 10 километрах от острова Кармой, неподалеку от юго-западного берега Норвегии. Стальная башня этого ветрогенератора уходит под воду на глубину 100 метров. Над водой башня возвышается на 65 метров. Диаметр ротора составляет 82,4 м. Для стабилизации башни ветрогенератора и погружения его на заданную глубину в нижней его части размещен балласт (гравий и камни). При этом от дрейфа башню удерживают три троса с якорями, закрепленными на дне. Электроэнергия передается на берег по подводному кабелю.

Известна парящая ветровая электростанция. Парящей называют ветровые турбины, размещенные высоко над землей, для использования более сильного и стойкого ветра. Концепция разработана в 1930-е годы в СССР инженером Егоровым.

Известна горная ветровая электростанция. Первая на постсоветском пространстве горная ВЭС мощностью 1,5 МВт была запущена на Кордайском перевале в Жамбылской области Казахстана в 2011 году. Высота площадки - 1200 метров над уровнем моря. Среднегодовая скорость ветра 5,9 м/сек. В 2014 году количество ветротурбин «Vista International)) мощностью по 1,0 МВт на «Кордайской ВЭС» было доведено до 9 агрегатов при проектной мощности 21 МВт. В дальнейшем планируется введение в строй Жанатасской (400 МВт) и Шокпарской (200 МВт) ветряных электростанций. В феврале 2015 года в Восточных Карпатах у города Старый Самбор запущена в работу первая в Западной Украине горная ВЭС «Старый Самбор 1» мощностью в 13,2 МВт. Общая мощность 79,2 МВТ. Она представлена ветротурбинами VESTAS V-112 датского производства номинальной мощностью 6,6 МВт. Высота площадки 500-600 м над уровнем моря, среднегодовая скорость ветра 6,3 м/сек.

Недостатками данных технических решений являются следующие факторы:

Сложность в обслуживании в связи с автономностью каждого ветрогенератора, шум генераторов с высоты особенно распространяем по местности, отсутствие механической взаимосвязи ветрогенераторов последовательно друг с другом не предполагает преобразование слабого ветра в электричество, так как каждый ветрогенератор уже находиться под нагрузкой, обеспеченной индивидуальными редуктором и генератором, невозможность корректировать ветрогенератор по направлению ветра.

Источник: https://ru.wikipedia.org/wiki/Ветровая_электростанция

Сущность

Для решения этой технической задачи предлагается ветровая установка для выработки электричества.

Ветровая установка для выработки электричества, включающая оси, лопасти, устройства для отвода потока воздуха от лопастей, работающих в закрытом для ветровой атаки положении, и регулируемых вдоль окружности вращения лопастей относительно оси, его рычагов крепления и стоек, выполняющих опорную функцию на рельсовый желоб, посредством катков, солнечную шестерню жестко закрепленной на оси, которая сопряжена с шестернею, жестко зафиксированной с профилированными колесами с зубьями, которые в постоянном контакте, по средствам цепной передачи, с последующим лопастным блоком, редуктор, генератор.

Основные технические особенности и преимущества предлагаемого технического решения описаны в представленном предпочтительном варианте осуществления.

Объем защиты изобретения не ограничивается описанным примером, а включает различные варианты исполнения в соответствии с общей концепцией. В частности, применение передачи тягового усилия от лопастного устройства к последующему за счет предложенного редукционного механизма и устройств, принимающими на себя напор потока воздуха для отвода его от лопастей, работающих в закрытом для ветровой атаки положении, и регулируемых вдоль окружности вращения лопастей относительно оси, с целью получения электроэнергии.

Краткое описание чертежей

Сущность изобретения поясняется чертежами. На Фиг. 1-2 показаны общий вид и устройство ветровой установки для выработки электричества.

На фигуре 1 обозначены: ось 1, лопасть 2, рычаг крепления 3, устройство для отвода потока воздуха от лопастей, работающих в закрытом для ветровой атаки положении 4, стойки 5, катки 6, рельсовый желоб 7, солнечная шестерня 8, шестерня 9, профилированное колесо с зубьями 10, цепная передача 11, редуктор 12, генератор 13. При этом, рельсовый желоб, существующий вдоль всей окружности вращения лопастей, обозначен в одном месте, относительно воображаемой окружности, треугольниками.

На фигуре 2 обозначены: лопасть 2, рычаг крепления 3, устройство для отвода потока воздуха от лопастей, работающих в закрытом для ветровой атаки положении 4, катки 6, рельсовый желоб 7, солнечная шестерня 8, шестерня 9, профилированное колесо с зубьями 10, цепная передача 11, редуктор 12, генератор 13. При этом, рельсовый желоб, существующий вдоль всей окружности вращения лопастей, обозначен окружностью в виде одной сплошной линии.

Лопасти 2 воспринимают поток воздуха и придают вращение оси 1, на оси жестко закреплена солнечная шестерня 8, которая сопряжена с шестернею 9, жестко зафиксированной с профилированными колесами с зубьями 10, которые в постоянном контакте, по средствам цепной передачи 11, с последующим лопастным блоком и передают суммарное давление на редуктор 12, который приводит во вращение ротор генератора 13, а устройства для отвода потока воздуха от лопастей, работающих в закрытом для ветровой атаки положении 4, и регулируемых вдоль окружности вращения лопастей 2 относительно оси 1, устраняют напор потока воздуха от лопастей 2, движущихся по направлению на встречу ветра, что предполагает высокий КПД устройства. Рычаги крепления 3 этого устройства выполняют функцию фиксации в верхнем положении относительно оси 1, а его стойки 5, опорную функцию на рельсовый желоб 7, посредством катков 6.

Осуществление изобретения

Ветровая установка для выработки электричества работает в одном режиме.

Claims

1. Ветровая установка для выработки электричества, включающая оси, лопасти, редуктор, генератор, при этом, отличающаяся тем, что установка снабжена устройствами для отвода потока воздуха от лопастей, работающих в закрытом для ветровой атаки положении, регулируемыми вдоль окружности вращения лопастей относительно оси, их рычагами крепления и стойками, выполняющими опорную функцию на рельсовый желоб посредством катков, солнечной шестернею, жестко закрепленной на оси, которая сопряжена с шестернею, жестко зафиксированной с профилированными колесами с зубьями, которые в постоянном контакте посредством цепной передачи с последующим лопастным блоком.

2. Ветровая установка для выработки электричества по п. 1, отличающаяся тем, что одна стойка устройства для отвода потока воздуха от лопастей, работающих в закрытом для ветровой атаки положении, находится в крайнем положении, а другая смещена ближе к центру данного устройства, что предполагает смещение его от уровня открытия лопастей для ветровой атаки.