SK500602016A3 - Veterná elektráreň s horizontálnou osou rotácie - Google Patents

Veterná elektráreň s horizontálnou osou rotácie Download PDF

Info

Publication number
SK500602016A3
SK500602016A3 SK50060-2016A SK500602016A SK500602016A3 SK 500602016 A3 SK500602016 A3 SK 500602016A3 SK 500602016 A SK500602016 A SK 500602016A SK 500602016 A3 SK500602016 A3 SK 500602016A3
Authority
SK
Slovakia
Prior art keywords
wind turbine
rotor
rotation
power plant
horizontal axis
Prior art date
Application number
SK50060-2016A
Other languages
English (en)
Inventor
Mikuláš Forschner
Zlata Šatková
Stanislaus Dukat
Anton Puškár
Peter Javor
Original Assignee
Mikuláš Forschner
Zlata Šatková
Stanislaus Dukat
Anton Puškár
Peter Javor
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 Mikuláš Forschner, Zlata Šatková, Stanislaus Dukat, Anton Puškár, Peter Javor filed Critical Mikuláš Forschner
Priority to SK50060-2016A priority Critical patent/SK500602016A3/sk
Priority to PCT/SK2016/050010 priority patent/WO2018056909A1/en
Publication of SK500602016A3 publication Critical patent/SK500602016A3/sk

Links

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
    • F03D3/00—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor 
    • F03D3/002—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor  the axis being horizontal
    • 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
    • F03D3/00—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor 
    • F03D3/06—Rotors
    • F03D3/062—Rotors characterised by their construction elements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00—Components
    • F05B2240/20—Rotors
    • F05B2240/21—Rotors for wind turbines
    • F05B2240/211—Rotors for wind turbines with vertical axis
    • F05B2240/212—Rotors for wind turbines with vertical axis of the Darrieus type
    • 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
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/10—Photovoltaic [PV]
    • 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
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/30—Wind power
    • 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
    • Y02E10/74—Wind turbines with rotation axis perpendicular to the 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

Veterná elektráreň pozostáva z nosného panelu (1), na ktorom je namontovaná veterná turbína (3). Generátor elektrickej energie je tvorený statorom (4), ktorý je súčasťou panelu (1) a rotorom (3), ktorý je spojený s veternou turbínou (3). Teleso rotora (2) elektrického generátora je tvorené permanentnými magnetmi (9), ktoré sú rovnomerne rozmiestnené po obvode rotora (2). Na telese rotora (2) sú upevnené jednotlivé lopatky (13) veternej turbíny (3). Nosný panel (1) veternej turbíny (3) slúži na upevnenie veternej elektrárne ku konštrukcii budovy, protihlukových stien a pod.

Description

Oblasť techniky
Vynález sa týka konštrukcie veternej elektrárne využívajúcej silu vetra na priamy pohon deleného elektrického generátora. Veternú elektráreň s horizontálnou osou rotácie je možné aplikovať ako architektonický prvok v konštrukciách budov, protihlukových stien a pod.
Doterajší stav techniky
Veterné turbíny s horizontálnou alebo vertikálnou osou rotácie prekonali v poslednom desaťročí dynamický rozvoj a dosiahli vysoký stupeň dokonalosti. Veterná energetika sa stala neoddeliteľnou súčasťou energetického mixu v rámci energetickej bezpečnosti. Čistá, nákladovo efektívna, obnoviteľná a okamžite disponibilná veterná energia sa tak stala základným nástrojom riešenia dôsledkov klimatických zmien, ako aj rastúcej potreby elektrickej energie vo svete.
Na druhej strane, známe konštrukcie veterných elektrární neumožňujú rast ich účinnosti bez zásadnej zmeny koncepcie celých agregátov. Hlavným problémom súčasných veľkorozmerných polí s klasickými veternými elektrárňami je okrem ich stavebnej a investičnej náročnosti ich vplyv na životné prostredie a zmenu panorámy krajiny. Výrazným technickým problémom je kolísavosť prúdenia vetrov, a tým aj využiteľnosť ich energetického potenciálu v čase. Tieto nedostatky známych riešení veterných elektrární odstraňuje v značnej miere nový koncept konštrukcie panelovej veternej elektrárne s horizontálnou osou rotácie podľa vynálezu, ktorá bola navrhnutá na základe dosiahnutých výsledkov v oblasti aerodynamického výskumu veterných turbín s horizontálnou osou rotácie, ktoré využívajú usmernené radiálne prúdenie vzduchu po zvislom panely. K zvislému panelu je uchytená veterná turbína. Voči známym riešeniam, ako napríklad CN201854158 je výhodou jednoduchosť aerodynamických tvarov a rozdiel v ich usporiadaní, resp. voči iným zariadeniam aj v umiestnení permanentných magnetov.
Podstata vynálezu
Podstatu vynálezu opísaného v tejto patentovej prihláške tvorí konštrukcia veternej elektrárne s horizontálnou osou rotácie, ktorá je charakterizovaná svojou koncepciou inštalácie základných modulov, ich zavesením na steny budov, protihlukové steny a zavesením na steny, ktoré ochraňujú priestor pred vetrom.
Veterná elektráreň pozostáva z nosného panelu. K nosnému panelu je rotačne upevnená veterná turbína s horizontálnou osou rotácie. Turbína je tvorená sústavou lopatiek vo forme samostatných dutých profilov, ktoré sú obtekané radiálnym prúdením vzduchu po povrchu steny. Jednotlivé lopatky sú upevnené na rotor, ku ktorému sú na spodnej strane upevnené rotorové segmenty s permanentnými magnetmi, čím je vytvorený rotor elektrického generátora. Lopatky veternej turbíny môžu byť s vytvorené profilmi s vírovou komorou, alebo bez vírovej komory.
Nosný panel veternej elektrárne je možné upevniť jednoduchým spôsobom k nosnej konštrukcii.
Nosný panel tvorí stator elektrického generátora a rotor elektrického generátora je súčasťou veternej turbíny. Na nosnom panely na statore sú oproti rotorovým segmentom turbíny situované statorové segmenty s U jadrami. Táto koncepcia je zvolená z dôvodu relatívne nízkych otáčok veternej turbíny. Rozdelenie generátora elektrickej energie na dva samostatné celky umožňuje aj pri nízkych otáčkach optimálne generovanie elektrickej energie.
Konštrukcia veternej elektrárne podľa predloženého vynálezu umožňuje odstrániť značnú časť nevýhod klasických veterných elektrární s vysokými stožiarmi, ktoré vyžadujú osobitné zakladanie a sú stavebne a investične náročné.
Veterná elektráreň podľa tohto vynálezu nepotrebuje žiadne základy a je lacnejšia na ekvivalent výkonu ako klasická veterná elektráreň.
Základné časti veternej elektrárne sú projektované tak, že je možná sériová výroba s minimálnymi nákladmi.
Prehľad obrázkov na výkresoch
Obr. 1 Schéma veternej elektrárne s horizontálnou osou rotácie.
Obr. 2 Schéma veternej elektrárne s horizontálnou osou rotácie - rozpad.
Obr. 3 Veterná turbína s rotorom elektrického generátora s permanentnými magnetmi.
Obr. 4 Veterná turbína s rotorom elektrického generátora s permanentnými magnetmi - rozpad.
Obr. 5 Statorový segment s U jadrami.
SK 50060-2016 A3
Obr. 6 Rotorový segment s permanentnými magnetmi.
Obr. 7 Veterná turbína s jednoduchým profilom.
Obr. 8 Veterná turbína s jednoduchým profilom - obtekanie prúdom vzduchu.
Obr. 9 Veterná turbína s vírovým profilom.
Obr. 10 Veterná turbína s vírovým profilom - obtekanie prúdom vzduchu.
Obr. 11 Usporiadanie elektrární s horizontálnou osou rotácie.
Obr. 12 Schéma modulovej veternej elektrárne s horizontálnou osou rotácie.
Obr. 13 Schéma modulovej veternej elektrárne s horizontálnou osou rotácie - rozpad.
Obr. 14 Usporiadanie modulových elektrární s horizontálnou osou rotácie.
Obr. 15 Usporiadanie modulových elektrární s horizontálnou osou rotácie - zadná strana.
Obr. 16 Schéma modulovej veternej elektrárne s horizontálnou osou rotácie - rozpad.
Obr. 17 Schéma modulovej veternej elektrárne s horizontálnou osou rotácie.
Obr. 18 Vyobrazenie rôznych typov vírových komôr
Príklady uskutočnenia vynálezu
Konštrukcia veternej elektrárne s horizontálnou osou rotácie je charakterizovaná svojou koncepciou inštalácie základných modulov, ich zavesením na steny budov, protihlukové steny a zavesením na steny, ktoré ochraňujú priestor pred vetrom.
Veterná elektráreň pozostáva z nosného panelu 1. K nosnému panelu 1 je rotačne upevnená veterná turbína 3 s horizontálnou osou rotácie. Turbína 3 je tvorená sústavou lopatiek 13 vo forme samostatných dutých profilov, ktoré sú obtekané radiálnym prúdením vzduchu po povrchu steny. Jednotlivé lopatky 13 sú upevnené na rotor 2, ku ktorému sú na spodnej strane upevnené rotorové segmenty 9 s permanentnými magnetmi 12, čím je vytvorený rotor 2 elektrického generátora. Lopatky 13 veternej turbíny môžu byť s vytvorené profilmi s vírovou komorou, alebo bez vírovej komory.
Nosný panel 1 veternej elektrárne je možné upevniť jednoduchým spôsobom k nosnej konštrukcii.
Nosný panel 1 tvorí stator 4 elektrického generátora a rotor 2 elektrického generátora je súčasťou veternej turbíny 3. Na nosnom panely 1 na statore 4 sú oproti rotorovým segmentom 9 turbíny 3 situované statorové segmenty 11 s U jadrami 10. Táto koncepcia je zvolená z dôvodu relatívne nízkych otáčok veternej turbíny 3. Rozdelenie generátora elektrickej energie na dva samostatné celky umožňuje aj pri nízkych otáčkach optimálne generovanie elektrickej energie.
Konštrukcia veternej elektrárne podľa predloženého vynálezu umožňuje odstrániť značnú časť nevýhod klasických veterných elektrární s vysokými stožiarmi, ktoré vyžadujú osobitné zakladanie a sú stavebne a investične náročné.
Veterná elektráreň podľa tohto vynálezu nepotrebuje žiadne základy a je lacnejšia na ekvivalent výkonu ako klasická veterná elektráreň.
Základné časti veternej elektrárne sú projektované tak, že je možná sériová výroba s minimálnymi nákladmi.
Nosný panel 1 obsahuje záves 7 turbíny 3 a otvory pre umiestnenie modulov statorov 4 elektrických generátorov a technologických otvorov 5. Všetky technologické otvory 5 sú uzatvorené pomocou krytov 6. Rotor 2 veternej turbíny 3 s horizontálnou osou rotácie je upevnený k panelu 1 pomocou závesu 8. Technologické otvory 5 umožňujú prístup k elektrickému systému. Výstup elektrickej energie je pomocou konektora
27.
Na rotorových segmentoch 9 sú jednotlivé permanentné magnety 12 striedavo orientované a rozloženie odpovedá veľkosti U jadra 10.
Na obrázku 8 pri obtekaní vzduchu jednotlivých lopatiek 13 vo forme jednoduchých profilov z otvorov na odtokovej strane profilu prúdi pomocný prúd 14 vzduchu a hlavný prúd 15 vzduchu preteká cez jednotlivé štrbiny medzi lopatkami 13 veternej turbíny 3.
Na obrázku 10 pri obtekaní vzduchu jednotlivých lopatiek 13 vo forme vírových profilov z otvorov na odtokovej strane profilu prúdi pomocný prúd 14 vzduchu a hlavný prúd 15 vzduchu 15 preteká cez jednotlivé štrbiny medzi lopatkami 13 veternej turbíny 3 a vytvára vír 17 vo vírovej komore.
Veterné elektrárne s horizontálnou osou rotácie môžu byť inštalované na stenách budov alebo na ochranných plotoch pred vetrom.
Nosný modul môže byť vybavený fotovoltickým panelom 28.
Priemyselná využiteľnosť
Koncepcia veternej elektrárne s horizontálnou osou rotácie veternej turbíny s deleným elektrickým gene
SK 50060-2016 A3 rátorom podľa tohto vynálezu pri rozdelení na základné časti umožňuje jednoduchú a sériovú výrobu jednotlivých častí a dielov z ktorých je zhotovená veterná elektráreň s horizontálnou osou rotácie. Koncepcia umožňuje jednoduchú montáž na mieste inštalácie napr. na budovy, veterné steny a protihlukové steny.
Riešenie podľa tohto vynálezu predstavuje veternú elektráreň, ktorá optimálne využíva prúdenie vzduchu 5 v prízemných výškach, medzi budovami v meste a pod.

Claims (3)

  1. PATENTOVÉ NÁROKY
    1. Veterná elektráreň s horizontálnou osou rotácie turbín, vyznačujúca sa tým, že pozostáva z nosného panelu (1), ku ktorému je rotačne upevnená veterná turbína (3) s horizontálnou osou rotácie, turbína (3) je tvorená sústavou lopatiek (13) vo forme samostatných dutých profilov, ktoré sú obtekané radiálnym prúdením vzduchu po povrchu steny, jednotlivé lopatky (13) sú upevnené na rotor (2), ku ktorému sú na spodnej strane upevnené rotorové segmenty (9) s permanentnými magnetmi (12), čím je vytvorený rotor (2) elektrického generátora, na nosnom panely (1) na statore (4) sú oproti rotorovým segmentom (9) turbíny (3) situované statorové segmenty (11) s U jadrami (10), potom nosný panel (1) obsahuje záves (7) turbíny (3) a otvory pre umiestnenie modulov statorov (4) elektrických generátorov a technologických otvorov (5), pričom všetky technologické otvory (5) sú uzatvorené pomocou krytov (6), rotor (2) veternej turbíny (3) s horizontálnou osou rotácie je upevnený k panelu (1) pomocou závesu (8), potom na rotorových segmentoch (9) sú jednotlivé permanentné magnety (12) striedavo orientované a rozloženie odpovedá veľkosti U jadra (10) .
  2. 2. Veterná elektráreň s horizontálnou osou rotácie turbín podľa nároku 1, vyznačujúca sa tým, že nosný panel (1) je vybavený fotovoltickým panelom (28).
  3. 3. Veterná elektráreň s horizontálnou osou rotácie turbín podľa nároku 1 a 2, vyznačujúca sa tým, že lopatky (13) veternej turbíny (3) sú tvorené profilmi s vírovou komorou.
SK50060-2016A 2016-09-26 2016-09-26 Veterná elektráreň s horizontálnou osou rotácie SK500602016A3 (sk)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SK50060-2016A SK500602016A3 (sk) 2016-09-26 2016-09-26 Veterná elektráreň s horizontálnou osou rotácie
PCT/SK2016/050010 WO2018056909A1 (en) 2016-09-26 2016-09-29 Wind power plant with horizontal rotation axis

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SK50060-2016A SK500602016A3 (sk) 2016-09-26 2016-09-26 Veterná elektráreň s horizontálnou osou rotácie

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SK500602016A3 true SK500602016A3 (sk) 2018-04-04

Family

ID=57211558

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SK50060-2016A SK500602016A3 (sk) 2016-09-26 2016-09-26 Veterná elektráreň s horizontálnou osou rotácie

Country Status (2)

Country Link
SK (1) SK500602016A3 (sk)
WO (1) WO2018056909A1 (sk)

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007298007A (ja) * 2006-05-02 2007-11-15 Shangyin Sci & Technol Co Ltd 輸送機械の風力発電装置
US8487470B2 (en) * 2009-05-22 2013-07-16 Derek Grassman Vertical axis wind turbine and generator therefore
CN201854158U (zh) 2010-11-16 2011-06-01 沈阳工华风电技术开发有限公司 2.5、3和3.6兆瓦中转子低速永磁同步风力发电机
CN202326019U (zh) * 2011-11-14 2012-07-11 湖州深蓝计算机科技发展有限公司 一种风能发电机
WO2013106919A1 (en) * 2012-01-20 2013-07-25 Idénergie Inc. Electric apparatus using eddy current generation for transmitting torque between two adjacent rotors
DE202012012783U1 (de) * 2012-10-19 2013-11-12 Meinecke GmbH Vorrichtung und System zum Umwandeln kinetischer Energie eines Abluftstromes in elektrische Energie

Also Published As

Publication number Publication date
WO2018056909A1 (en) 2018-03-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101630366B1 (ko) 풍력발전기의 회전 블레이드겸용 태양광 발전 솔라 패널 에레이장치
KR101073897B1 (ko) 다단계 풍력 발전기
GB2425153A (en) Wind turbine(s) mounted on a lattice tower
KR101236347B1 (ko) 집풍 구조물의 수직 상승기류를 이용한 풍력발전 터빈
Tong et al. Exhaust air and wind energy recovery system for clean energy generation
RU2014151732A (ru) Генератор для безредукторной ветроэнергетической установки
CN105715454A (zh) 全方位导流无轴风力发电装置
KR20150061154A (ko) 발전효율을 향상시킨 풍력발전장치
RU176074U1 (ru) Энергетический модуль с использованием ветровой и солнечной энергий
SK500602016A3 (sk) Veterná elektráreň s horizontálnou osou rotácie
RU2349792C1 (ru) Гелиоветровая энергетическая установка
SK8031Y1 (sk) Veterná elektráreň s horizontálnou osou rotácie
EA202000095A1 (ru) Ветроэлектростанция
CN203962308U (zh) 太阳能热气流发电的风道装置
CN102900616A (zh) 一种大型风力发电机
WO2011162498A2 (ko) 양기둥 난기류용 풍력발전장치
RU2738294C1 (ru) Ветростанция на основе высотного здания
RU193554U1 (ru) Модуль выработки электроэнергии
KR101387351B1 (ko) 수직축형 풍력 발전 장치
RU2335656C1 (ru) Ветроэлектрогенератор
US10138869B2 (en) Micro wind cell
Bubenchicov et al. Wind power plant with a wind power concentrator
CN103277257A (zh) 一种人造风力通道风力发电系统
ITUB20154906A1 (it) Torre eolica girante ad asse verticale con pale
Chong et al. The design and testing of an exhaust air energy recovery wind turbine generator

Legal Events

Date Code Title Description
FD9A Suspended procedure due to non-payment of fee