SK50272008A3 - Wind power plant with horizontal rotation axis of turbines - Google Patents

Wind power plant with horizontal rotation axis of turbines Download PDF

Info

Publication number
SK50272008A3
SK50272008A3 SK5027-2008A SK50272008A SK50272008A3 SK 50272008 A3 SK50272008 A3 SK 50272008A3 SK 50272008 A SK50272008 A SK 50272008A SK 50272008 A3 SK50272008 A3 SK 50272008A3
Authority
SK
Slovakia
Prior art keywords
aerodynamic
turbine
segments
power plant
turbines
Prior art date
Application number
SK5027-2008A
Other languages
Slovak (sk)
Inventor
Zdeňek Cajska
Original Assignee
Ztc Electronic Gmbh
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 Ztc Electronic Gmbh filed Critical Ztc Electronic Gmbh
Priority to SK5027-2008A priority Critical patent/SK50272008A3/en
Publication of SK50272008A3 publication Critical patent/SK50272008A3/en

Links

Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70Wind energy

Landscapes

  • Wind Motors (AREA)

Abstract

Veterná elektráreň pozostáva zjedného alebo viacerých ákladných modulov (100), ktoré sú kaskádovo nainštalované zavesením v celom priestore (400) terénnej nerovnosti pomocou ukotvenia systému (103) závesných lán na jej bočných stenách. Základný modul (100) elektrárne pozostáva z dvoch samostatných elektrických generátorov (300), na prstencových rotoroch (310) ktorých sú upevnené dve samostatné protibežné veterné turbíny, z ktorých každá turbína (201, 202) má minimálne dva alebo viac listov (210) v tvare profilovej mreže vybavenej párom aerodynamických doménových plôch (215, 216), ktorých nosné plochy sú vytvorené ako dva paralelné predĺžené profily s obdĺžnikovým prierezom. Modifikované konštrukcie listov (210) axiálnych turbín (201, 202) sú vytvorené ako segmenty s riadenou cirkuláciou prúdu vzduchu, z ktorých niektoré sú vybavené aerodynamickými doménovými plochami (215, 216). Paralelné aerodynamické doménové plochy (215, 216) jednotlivých segmentov (213, 214) s riadenou cirkuláciou prúdu vzduchu sú nezávisle prestaviteľné okolo pozdĺžnej osi segmentov.The wind power plant consists of one or more basic modules (100) that are cascaded by hanging in the entire area (400) of the terrain roughness by anchoring the suspension rope system (103) to it side walls. Power Plant Basic Module (100) consists of two separate power generators (300) on the annular rotors (310) of which they are fixed two separate counter-rotating wind turbines, each of which the turbine (201, 202) has at least two or more sheets (210) in the form of a profile grille provided with an aerodynamic pair domains (215, 216) whose bearing surfaces they are formed as two parallel extended profiles with rectangular cross-section. Modified leaf designs (210) axial turbines (201, 202) are formed as controlled air circulation segments, of which some are equipped with aerodynamic domains (215, 216). Parallel aerodynamic domains (215, 216) Individual Segments (213, 214) with controlled airflow circulation are independently adjustable around the longitudinal axis of the segments.

Description

Veterná elektráreň s horizontálnou osou rotácie turbínWind turbine with horizontal axis of turbine rotation

Oblasť technikyTechnical field

Vynález sa týka novej koncepcie konštrukcie modulovej veternej elektrárne využívajúcej silu kanálového prúdenia vetra na priamy pohon protibežných elektrických generátorov prostredníctvom axiálnej veternej turbíny s novou konštrukciou listu, ktorú je možné novým spôsobom inštalovať v celom priestore výrazných terénnych zlomoch, ako sú kaňony alebo fjordy, bez komplikovaných stavebných zásahov do krajiny.The present invention relates to a new concept for a modular wind power plant utilizing the ductile wind power to directly drive counter-rotating electric generators via an axial wind turbine with a new blade design that can be installed in a new way across significant terrain breaks such as canyons or fjords building interventions into the country.

Doterajší stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Veterné turbíny umiestnené na nosných stožiaroch prekonali v poslednom desaťročí dynamický rozvoj a dosiahli vysoký stupeň dokonalosti. Veterná energetika sa stala ikonou 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.The wind turbines on the masts have undergone dynamic development and a high degree of excellence in the last decade. Wind energy has become an energy security icon. Thus, clean, cost-effective, renewable and immediately available wind energy has become an essential tool to address the consequences of climate change as well as the growing electricity needs in the world.

Na druhej strane, známe konštrukcie veterných elektrárni 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 už chronické nedostatky známych riešení veterných elektrárni odstraňuje v značnej miere nový koncept konštrukcie veternej elektrárne podľa vynálezu, ktorá bola navrhnutá na základe dosiahnutých výsledkov v oblasti aerodynamického výskumu doménových plôch a ich aplikácie na aerodynamický tvar profilov listov veterných turbín, vytvorených v tvare profilovej mreže, a novej koncepcie upevnenia týchto axiálnych turbín priamo na prstencové rotory elektrických generátorov podľa vynálezu.On the other hand, known designs of wind power plants do not allow their efficiency to increase without a fundamental change in the concept of whole units. The main problem of the current large-scale fields with classic wind power plants is, besides their construction and investment intensity, their impact on the environment and landscape change. A significant technical problem is the fluctuation of the wind flow and thus the usability of their energy potential over time. These already chronic shortcomings of known wind power solutions are largely overcome by the new concept of wind power plant construction according to the invention, which has been designed on the basis of the results achieved in aerodynamic research of domain surfaces and their application to aerodynamic profile of wind turbine blades. and a new concept of fastening these axial turbines directly to the annular rotors of the electric generators according to the invention.

-1/13Podstata vynálezuSummary of the Invention

Podstatou novej koncepcie veternej elektrárne podľa vynálezu je konštrukcia veternej elektrárne s horizontálnou osou rotácie turbín, ktorá je charakterizovaná svojou koncepciou inštalácie jednotlivých základných modulov, ich kaskádovým zavesením v celom priestore terénnej nerovnosti a ukotvením spoločnej nosnej konštrukcie jednotlivých modulov pomocou systému závesných lán na bočných stenách terénnej nerovnosti.The principle of the new wind power plant concept according to the invention is the construction of a wind power plant with horizontal axis of turbine rotation, characterized by its conception of installation of individual basic modules, their cascading suspension throughout the terrain unevenness. inequality.

Základný modul veternej elektrárne podľa vynálezu pozostáva z dvoch samostatných elektrických generátorov a na ich prstencových rotoroch zavesených dvoch samostatných protibežných veterných turbín s novou konštrukciou listov. Každá axiálna turbína má minimálne dva alebo viac listov, podľa dynamiky prúdenia vetra v priestoru inštalácie, v tvare profilovej mreže opatrenej párom aerodynamických doménových plôch s konštantným priebehom uhla nastavenia, ktorých nosné plochy sú vytvorené ako dva paralelné predĺžené profily s obdĺžnikovým prierezom.The basic module of a wind power plant according to the invention consists of two separate electric generators and two separate counter-rotating wind turbines suspended on their annular rotors with a new blade design. Each axial turbine has at least two or more blades, depending on the wind flow dynamics in the installation space, in the form of a profile grating provided with a pair of constant angle angular aerodynamic domain surfaces whose bearing surfaces are formed as two parallel elongated profiles with a rectangular cross section.

Základný modul je ďalej charakterizovaný tým, že má závesnú spoločnú nosnú konštrukciu, na ktorej sú uložené statory jednotlivých elektrických generátorov, ktoré sa nachádzajú vo vnútornom priestore súosovo osadených prstencových rotorov s permanentnými magnetmi. V centrálnej časti nosnej konštrukcie, mimo tela jednotlivých generátorov, je vytvorená pracovná plošina, kde je možné umiestniť, pomocou inštalovaného pracovného žeriava, kontajner s elektrickým príslušenstvom generátorov a riadiaco -diagnostickým systémom technologickej prevádzky základného modulu.The basic module is further characterized in that it has a suspension common support structure on which the stators of the individual electric generators are located, which are located in the interior of the coaxially mounted ring rotors with permanent magnets. In the central part of the supporting structure, outside the body of the individual generators, there is a working platform where it is possible to place, by means of an installed working crane, a container with electrical accessories of the generators and control-diagnostic system of technological operation of the basic module.

Pracovná plošina môže byť ďalej výhodné vybavená osobným výťahom pre pracovníkov obsluhy a údržby modulu.The work platform may furthermore be advantageously equipped with a passenger lift for the module operation and maintenance personnel.

V základnej koncepcii aerodynamického profilu listov turbín podľa vynálezu sú použité aerodynamické doménové plochy profilovej mreže s vopred určeným priebehom uhla nastavenia, ktorých nosné plochy sú vytvorené ako dva paralelné predĺžené profily súbežne torzne skrútené v axiálnej osi rotácie do výsledného tvaru skrutkovíce.In the basic concept of the aerodynamic profile of turbine blades according to the invention, aerodynamic domain surfaces of a profile grating with a predetermined course of adjustment are used, whose bearing surfaces are formed as two parallel elongated profiles concurrently torsionally twisted in the axial axis of rotation to the resulting helix shape.

Listy axiálnych turbín podľa vynálezu môžu byť výhodne vytvorené ako segmenty s riadenou cirkuláciu prúdu vzduchu, na čo slúžia rovinné aerodynamickéThe axial turbine blades according to the invention can advantageously be designed as segments with controlled air flow circulation, for which planar aerodynamic purposes serve

- 2/13 doménové plochy, umiestnené len na niektorých segmentoch, výhodne na strednom segmente a vonkajšom segmente listu prednej a zadnej turbíny. Tieto paralelné aerodynamické doménové plochy jednotlivých segmentov s riadenou cirkuláciou prúdu vzduchu s konštantným priebehom uhla nastavenia, sú nezávisle prestaviteľné okolo pozdĺžnej osi segmentov. V tomto prevedení je vnútorný segment listu turbín vytvorený ako prútová konštrukcia bez aerodynamických doménových plôch, čim sa vytvára v jadre turbín neovplyvnený prúd vzduchu so zhodným prúdením, ako je prúdenie vetra. Polomer neovplyvneného prúdu vzduchu v jadre turbín býva výhodne o polomere, zodpovedajúcom dĺžke vnútorného segmentu, pričom sa navrhuje vo veľkosti 20 až 40 % z polomeru listu turbíny.2/13 domain surfaces located only on some segments, preferably on the middle segment and the outer segment of the front and rear turbine blades. These parallel aerodynamic domains of the individual segments of the controlled airflow circulation with a constant course of the adjustment angle are independently adjustable about the longitudinal axis of the segments. In this embodiment, the inner segment of the turbine blade is formed as a rod-like structure without aerodynamic domain surfaces, thereby creating in the turbine core an unaffected airflow with the same airflow as the wind flow. The radius of the unaffected air flow in the turbine core is preferably of a radius corresponding to the length of the inner segment, and is designed to be 20 to 40% of the radius of the turbine blade.

Konštrukcia veternej elektrárne podľa vynálezu umožňuje odstrániť značnú časť nevýhod klasických veterných elektrárni s axiálnymi turbínami umiestnenými na vysokých stožiaroch, ktoré vyžadujú osobitné zakladanie a sú stavebne a investične náročneThe construction of the wind power plant according to the invention makes it possible to eliminate a considerable part of the disadvantages of conventional wind power plants with axial turbines placed on high masts, which require special foundation and are structurally and investment-intensive

Veterná elektráreň podľa vynálezu, ktorej je charakteristická závesnou konštrukciou jej modulov, nepotrebuje žiadne základy, okrem systému ukotvenia závesných lán do bočných stien kaňonov. Tento spôsob závesnej inštalácie nevyžaduje stavebné zásahy a nemá z toho titulu ani rušivý vplyvy na životné prostredie. Výhodou veternej elektrárne podľa vynálezu je práve kaskádová inštalácia základných modulov, ktorou sa dosahuje optimálne využitie toku vetra v celom profile terénnej nerovnosti, napr. kaňonu, ale zároveň je zabezpečené, že turbíny druhých a ďalších modulov nie sú navzájom v úplave.The wind power plant according to the invention, which is characterized by the suspension structure of its modules, does not need any foundation except for the system of anchoring the suspension ropes to the side walls of the canyons. This type of wall-mounted installation does not require any construction work and therefore has no disturbing effects on the environment. The advantage of the wind power plant according to the invention is precisely the cascade installation of the basic modules, which achieves the optimum utilization of the wind flow across the entire terrain unevenness profile, e.g. canyons, but at the same time it is ensured that the turbines of the other and other modules are not in each other in a flood.

Základné moduly veternej elektrárne podľa vynálezu sú projektované s využitím podzvukových aerodynamických doménových prvkov na nosných plochách listov. Táto nová konštrukcia listov v základnom vyhotovení profilovej mreže s a aerodynamickými doménami s konštantným priebehom uhla nastavenia, je vytvorená ako paralelné predĺžené profily s obdĺžnikovým prierezom, jednoduchej konštrukcie a nenáročné na opakovanú priemyselnú výrobu,The basic modules of the wind power plant according to the invention are designed using subsonic aerodynamic domain elements on leaf bearing surfaces. This new blade design in a basic profile grille with aerodynamic domains with a constant course of adjustment angle is designed as parallel elongated profiles with a rectangular cross-section, simple construction and easy to repeat industrial production,

Ako výhodným sa ukázalo vyhotovenie aerodynamických plôch s vopred určeným priebehom uhla nastavenia, kde nosné plochy sú vytvorené ako paralelné predĺžené profily s obdĺžnikovým prierezom, v axiálnej osi torzne súbežné skrútené, ktoré vytvárajú výslednú aerodynamickú nosnú plochu listov v tvare skrutkovice. Listový profil v tvare profilovej mreže podľa vynálezu má plne porovnateľnéIt has proved to be advantageous to provide aerodynamic surfaces with a predetermined course of the adjustment angle, wherein the bearing surfaces are formed as parallel elongated profiles with a rectangular cross-section, torsionally parallel in the axial axis, which form the resulting aerodynamic bearing surface of helical sheets. The leaf profile in the form of a profile grid according to the invention is fully comparable

-3/13aerodynamické charakteristiky ako majú nosné plochy profilu klasického listu turbíny (profil typu A).-3 / 13aerodynamic characteristics as the bearing surfaces of the classic turbine blade profile (type A profile).

Najvýhodnejším vyhotovením profilovej mreže listov turbín podľa vynálezu je segmentová konštrukcia s aerodynamickými rovinnými doménami s konštantným priebehom uhla nastavenia na vnútorných a vonkajších segmentoch s riadenou cirkuláciou prúdu vzduchu, ktoré sú vzájomne nezávisle prestaviteľné okolo pozdĺžnej osi segmentov. Vzájomným pootočením jednotlivých domén okolo axiálnej osi segmentov, umožňuje riadenú cirkulácie prúdu vetra v turbínach.The most preferred embodiment of the turbine blade profile grating according to the invention is a segmented structure with aerodynamic planar domains with a constant course of adjustment on the inner and outer segments with controlled air circulation, which are independently adjustable about the longitudinal axis of the segments. By rotating the individual domains about the axial axis of the segments, it enables controlled circulation of the wind current in the turbines.

Tento efekt je ešte znásobený možnosťou optimalizácie priemeru toku vzduchu v jadre turbín podľa vynálezu tým, že ich vnútorný segment je prútová konštrukcia bez aerodynamických doménových plôch, čim sa zachováva v jadre turbín prúdenie zhodné s prúdením vetra v kaňone, resp. fjorde. Takáto konštrukčná úprava zvyšuje účinnosť turbíny podľa vynálezu.This effect is exacerbated by the possibility of optimizing the airflow diameter in the turbine core according to the invention in that their inner segment is a rod-like structure without aerodynamic domain surfaces, thereby maintaining a flow in the turbine core that coincides with the wind flow in the canyon respectively. fjord. Such a design enhances the efficiency of the turbine of the invention.

Veterná elektráreň podľa vynálezu môže mať elektricky nastaviteľné jednotlivé doménové plochy na jednotlivých segmentoch s riadenou cirkuláciou.The wind power plant according to the invention may have electrically adjustable individual domains on individual circulation-controlled segments.

Konštrukcia segmentov s riadenou cirkuláciou prúdu vzduchu opatrených s aerodynamickými doménovými plochami s konštantným priebehom uhla nastavenia je voči základnému profilu listu podľa vynálezu zjednodušená nakoľko ide o rovinné predĺžené profily obdĺžnikového prierezu bez torzného skrútenia. Napriek zjednodušenému tvaru aerodynamických doménových plôch u segmentov s riadenou cirkuláciou prúdu vzduchu, je možné optimalizovať prúdenie vetra cez profilové mreže turbín s porovnateľnou účinnosťou, ako s aerodynamickým profilom klasického listu turbíny (typ A).The construction of the controlled airflow segments provided with a constant angular course of aerodynamic domain surfaces is simplified relative to the basic sheet profile of the invention, since they are planar elongated rectangular cross-sectional profiles without torsion twisting. Despite the simplified shape of the aerodynamic domain surfaces of the segments with controlled air circulation, it is possible to optimize the wind flow through the turbine profile grilles with comparable efficiency to the aerodynamic profile of a classical turbine blade (type A).

Nová koncepcia konštrukcie základného modulu, ktorý obsahuje dva elektrické generátory s prstencovými rotormi, na ktorých sú priamo upevnené listy turbín novej aerodynamickej konštrukcie, s reguláciou cirkulácie na povrchu aerodynamickom doménovom plochy a s optimalizáciou prúdu vetra v turbíne zabezpečuje, že prenos točivého momentu z axiálnych turbín na generátory je bez prevodovky. Rotorový systém elektrických generátorov je schopný pracovať v oboch smeroch prúdenia , pričom si zachovávajú smer otáčania aj pri zmene smeru vetra o 180°.The new design concept of the base module, which includes two ring rotor electric generators on which turbine blades of the new aerodynamic design are directly mounted, with circulation control on the aerodynamic domain surface and optimizing the wind current in the turbine, ensures that torque transfer from axial turbines to generators without gearbox. The rotor system of the electric generators is capable of operating in both directions of flow, while maintaining the direction of rotation even when the wind direction is changed by 180 °.

Hlavnou výhodou novej koncepcie konštrukcie a inštalácie modulovej veternej elektrárne podľa vynálezu, pri porovnaní s inými klasickými veternými elektrárňamiThe main advantage of the new concept of construction and installation of a modular wind power plant according to the invention, when compared to other conventional wind power plants

-4/13s porovnateľným výkonom, je ich jednoduchosť a že nevyžadujú žiadne zložité stavebné úpravy (napr. základy pre nosné stožiare, stožiare), okrem systému ukotvenia závesných lán. Omnoho jednoduchšia je aj celková inštalácia modulovej veternej elektrárne podľa vynálezu, priamo na mieste inštalácie z dovezených hotových modulov a segmentov listov axiálnych turbín. Maximálny rozmer jednotlivých segmentových listov turbíny, resp. hlavy prstencového rotora so závesmi listov turbíny je maximálne 30 m.-4 / 13 with comparable performance is their simplicity and that they do not require any complicated building modifications (eg foundation for masts, masts), except for anchorage system. The overall installation of the modular wind power plant according to the invention is much easier on the installation site of imported finished modules and axial turbine blade segments. Maximum dimension of individual turbine segment blades, resp. the ring rotor head with turbine blade hinges is a maximum of 30 m.

Aj keď modulová elektráreň podľa vynálezu je rozmerovo veľká ( priestorná) nie je pri zavesení na lanách medzi skalnými stenami kaňonu priveľmi rušivým prvkom v krajine.Although the modular power plant according to the invention is dimensionally large (spacious), it is not too disturbing in the ground when suspended on ropes between the canyon rock walls.

Predkladaná konštrukcia a inštalácia veternej elektrárne podľa vynálezu dokáže optimálne využívať kanálové prúdenie v kaňonoch alebo fjordoch, a tiež v údoliach, kde dochádza k intenzifikácii prúdenia vzduchu, ako dôsledku výraznej terénnej nerovnosti.The present construction and installation of a wind power plant according to the invention is able to optimally utilize canal flow in canyons or fjords, as well as in valleys where air flow intensifies as a result of significant terrain unevenness.

Táto koncepcia je vhodná pre opakovane priemyselne vyrábané veterné elektrárne s výkon 5 až 10 MW a ich násobkami podľa počtu kaskádovo inštalovaných základných modulov a v závislosti od prírodných podmienok danej lokality ( kaňon, údolie, fjord).This concept is suitable for commercially produced 5 to 10 MW wind power plants and their multiples depending on the number of cascaded base modules and depending on the natural conditions of the site (canyon, valley, fjord).

Osobitne nová segmentová konštrukcia listov veternej turbíny umožňuje prevoz jednotlivých segmentov bez ohľadu na celkovú konečnú inštalovanú veľkosť (polomer R listov) a modifikovať počet a druh použitých jednotlivých segmentov (s riadenou cirkuláciou toku vzduchu, resp. segmentov bez riadenia) tak, aby to optimálne zodpovedalo podmienkam prevládajúceho rozloženia veterného prúdenia v danej terénnej lokalite.In particular, the new segmental design of the wind turbine blades allows the transport of individual segments regardless of the total final installed size (radius of the R blades) and modifies the number and type of individual segments used (with controlled airflow or uncontrolled segments). conditions of the prevailing wind flow distribution in the given terrain site.

Efektívnosť technickej konštrukcie a inštalácie veternej elektrárne s možnosťou riadenia optimálneho prúdenia vzduchu v turbínach pomocou aerodynamických doménových plôch jednoduchej segmentovej konštrukcie profilovej mreže podľa vynálezu má priamy vplyv na ekonomickú efektívnosť elektrárne vyjadrenú projektovanou cenou za 1 kW inštalovaného výkonu vo výške 400 - 600 €.The efficiency of the technical design and installation of the wind power plant with the possibility of controlling the optimum air flow in the turbines using the aerodynamic domain surfaces of the simple segmented lattice construction according to the invention has a direct impact on the plant efficiency.

- 5/13 Prehľad obrázkov na výkresoch- 5/13 Overview of the drawings

Na priložených výkresoch sú znázornené princípy a príklady vyhotovenia veternej elektrárne podľa vynálezu, pričom na jednotlivých obrázkoch je znázornené :The attached drawings show principles and examples of a wind power plant according to the invention, with the following figures showing:

Obr. 1 Schéma kaskádovej závesnej inštalácie veternej elektrárne zo 4 modulov v kaňone ( nárys, bokorys a pôdorys)Fig. 1 Schematic of cascade pendant installation of wind power plant from 4 modules in canyon (front view, side view and plan view)

Obr. 1b Schéma závesnej inštalácie základného modulu veternej elektrárne v kaňone pomocou ukotvenia systému závesných lán v bočných stenách kaňonuFig. 1b Scheme of suspension installation of the base module of a wind power plant in a canyon by anchoring a system of suspension ropes in the side walls of the canyon

Obr.2 Fig.2 Základný modul s axiálnymi turbínami s dvoma listami v tvare nesektorovej profilovej mreže (typu B) Basic module with two-blade axial turbines in the shape of a non-sector grating (type B) Obr.3 Figure 3 Základný modul s axiálnymi turbínami s troma listami v tvare nesektorovej profilové mreže (typ B) Basic module with three-blade axial turbines in the form of a non-sector grating (type B) Obr.4 Figure 4 Profily listov axiálnej turbíny (porovnanie): - Typ A - klasický aerodynamický profil listu turbíny, - Typ B - profil listu podľa vynálezu v tvare nesektorovej profilovej mreže opatrené párom aerodynamických doménových plôch s vopred určeným konštantným priebehom uhla nastavenia - Typ C - profil listu podľa vynálezu v tvare 2 sektorovej profilovej mreže, kde aerodynamické doménové plochy sú vytvorené ako rovinné torzne neskrútené predĺžené profily, s konštantným uhlom nastavenia, ktoré sú navzájom nezávisle prestaviteľné okolo pozdĺžnej osi segmentov Axial turbine blade profiles (comparison): - Type A - classic turbine blade aerodynamic profile, - Type B - sheet profile according to the invention in the form of a non-sectoral profile grid provided with a pair of aerodynamic domain surfaces with a predetermined constant course of the adjustment angle Type C - leaf profile according to the invention in the form of a 2 sector profile lattice, wherein the aerodynamic domain surfaces are formed as planar torsion-free twisted elongated profiles, with a constant angle of adjustment, which are independently adjustable relative to each other about the longitudinal axis of the segments Obr. 5 Fig. 5 Príklad vyhotovenia základného modulu veternej elektrárne podľa vynálezu s dvojlistovou axiálnou turbínou, zavesenou na rotore každého samostatného generátora, v tvare 3 segmentovej profilovej mreže, pričom vnútorný a vonkajší sektor má aerodynamický profil typu C An exemplary embodiment of a base wind turbine module according to the invention with a two-blade axial turbine suspended on the rotor of each separate generator, in the form of a 3-segment profile grid, the inner and outer sectors having a type C aerodynamic profile Obr. 5a Fig. 5a Detail uloženia nosnej rámovej konštrukcie základného modulu vo vnútri prstencových rotorov podľa príkladu vyhotovenia na obr. 5 Detail of the mounting of the base frame support frame within the annular rotors according to the exemplary embodiment of FIG. 5 Obr. 5b Fig. 5b Konštrukcia základného modulu s detailmi uchytenia listov v tvare segmentovej profilovej mreže, so stredným a vonkajším segmentom s riadenou cirkuláciou vzduchu, podľa príkladu vyhotovenia na obr. 5 Construction of the base module with details of blade attachment in the form of a segmental profile grille, with a central and an outer segment with controlled air circulation, according to the exemplary embodiment of FIG. 5 Obr. 5b Fig. 5b Detaily konštrukcia základného modulu so znázornením rozloženia segmentov dvojlistu turbíny podľa príkladu vyhotovenia na obr. 5 DETAILED DESCRIPTION OF THE CONSTRUCTION OF THE BASE MODULE WITH THE DISTRIBUTION OF THE TURBINE Blade Segments according to the exemplary embodiment of FIG. 5 Obr. 6a Fig. 6a Axonometrické zobrazenie s čiastočným rezom konštrukcie generátora s prstencovým rotorom podľa príkladu vyhotovenia na obr. 5 A partial sectional perspective view of a ring rotor generator structure according to the exemplary embodiment of FIG. 5 Obr. 6b Fig. 6b Detail konštrukcie prstencového rotora generátora podľa príkladu vyhotovenia na obr. 5 The construction detail of the ring rotor of the generator according to the exemplary embodiment of FIG. 5 Obr. 7a Fig. 7a Znázornenie neovplyvneného prúdu vetra cez turbínu so segmentovými listami podľa, kde aerodynamické domény sú umiestnené len na strednom a vonkajšom segmente s riadenou cirkuláciu podľa príkladu na obr. 5 An illustration of an unaffected wind current through a segmented blade turbine according to wherein the aerodynamic domains are located only on the middle and outer segment with controlled circulation according to the example of FIG. 5 Obr. 7b Fig. 7b Rozloženie ovplyvneného prúdu vetra v turbíne s listami v tvare sektorovej profilovej mreže s vnútorným segmentom prútovej konštrukcie (o dĺžke r) bez aerodynamickej doménovej plochy na riadenie cirkulácie prúdu vzduchu, kde r = (20% -40%) x R Distribution of affected wind current in a turbine with sector-shaped lattice blades with an internal segmented rod structure (length r) without an aerodynamic domain area for air flow control, where r = (20% -40%) x R

-6/13Príklady uskutočnenia vynálezuExamples of Embodiments of the Invention

Na priloženom výkresoch je na Obr. 1 v axionometrickom zobrazení príklad celkovej inštalácie modulámej závesnej veternej elektrárne podľa vynálezu, ktorá pozostáva zo 4 kaskádovo usporiadaných základných modulov M1 až M4, z ktorých každý obsahuje dve protibežné axiálne veterné turbíny, prednú 201 a zadnú 202, ktoré priamo poháňajú dva elektrické generátory 300.In the accompanying drawings, FIG. 1 is an example of an overall installation of a modular pendulum wind power plant according to the invention, consisting of 4 cascaded base modules M1 to M4, each comprising two counter-rotating axial wind turbines, a front 201 and a rear 202, which directly drive two electric generators 300.

Obr. 1b schematicky znázorňuje príklad zavesenia jedného základného modulu 100 v priestore kaňonu pomocou sústavy 103 závesných lán ukotvených na protiľahlých stenách kaňonu a /alebo na jeho dne..Fig. 1b schematically illustrates an example of the suspension of one base module 100 in a canyon space by a set of suspension ropes 103 anchored to and / or at the bottom of the canyon walls.

Na Obr. 2 je znázornený základný modul 100 s axiálnymi turbínami, ktoré podľa intenzity údolného prúdenia, môžu mať min. 2 alebo viac listov 210 (na Obr. 3 je príklad vyhotovenia s 3 listami) vtvare profilovej mreže s aerodynamickými doménovými plochami podľa vynálezu, ktoré sú priamo zavesené na prstencové rotory elektrických generátorov 300.In FIG. 2 shows a base module 100 with axial turbines which, depending on the flow intensity, may have a min. 2 or more blades 210 (Fig. 3 is an exemplary embodiment of 3 blades) in a profile grid with aerodynamic domain surfaces according to the invention, which are directly suspended on the annular rotors of the electric generators 300.

Pre lepšie pochopenie sú na Obr. 4 znázornené dve základné modifikácie profilov listov vtvare profilovej mreže typu B, resp. typu C., ktoré sú opatrené aerodynamickými doménovými plochami podľa vynálezu a klasickým aerodynamickým profilom typu A známej konštrukcie listov turbíny.For better understanding, FIG. 4 shows two basic modifications of leaf profiles in the shape of a type B profile grating, respectively. type C, which are provided with aerodynamic domain surfaces according to the invention and a classic type A aerodynamic profile of known turbine blade design.

Typ B - profil listu podľa vynálezu v tvare nesektorovej profilovej mreže opatrenej párom aerodynamických doménových plôch s vopred určeným konštantným priebehom uhla nastavenia, ktoré sú v príklade vyhotovené ako dva paralelné, v axiálnej osi torzne skrútené súbežné predĺžené profily s obdĺžnikovým prierezom (aerodynamická plocha v tvare skrutkovice).Type B - leaf profile according to the invention in the form of a non-sectoral profile grid provided with a pair of aerodynamic domain surfaces with a predetermined constant course of adjustment, which in the example is made as two parallel, helix).

Typ C - profil listu podľa príkladu vyhotovenia vynálezu na Obr. 5 v tvare 2- sektorovej profilovej mreže, kde aerodynamické doménové plochy s konštantným uhlom nastavenia jednotlivých sektorov s riadenou cirkuláciou vzduchu sú vytvorené ako rovinné torzne neskrútené predĺžené profily, pričom doménové plochy jednotlivých sektorov sú navzájom nezávisle prestaviteľné okolo pozdĺžnej osi segmentov na jednotlivých segmentoch s reguláciu cirkulácie prúdu vzduchu.Type C - leaf profile according to the exemplary embodiment of the invention in FIG. 5 in the form of a 2-sector profile lattice, wherein the constant-angle aerodynamic domain surfaces of the individual controlled air circulation sectors are formed as planar torsion-free twisted elongated profiles, wherein the domain domains of the individual sectors are independently adjustable about the longitudinal axis of the segments on individual segments with regulation air circulation.

Klasické obtekanie profilu typu A je v riešení podľa vynálezu nahradené obtekaním cez profilovú mrežu s aerodynamickým profilom typu B, resp. typu C.In the solution according to the invention, the classic type A profile by-pass is replaced by a profile B bypass with a B type aerodynamic profile, respectively. type C.

Riadená cirkulácia prúdu vzduchu na doménových plochách zabezpečuje stabilituControlled air circulation on domain surfaces ensures stability

- 7/13 prúdenia cez profilovú mrežu turbíny podľa vynálezu.7/13 flows through a profile grille of a turbine according to the invention.

Výhodou konštrukcie profilovej mreže podľa vynálezu je, že dochádza k menšiemu víreniu prúdu vzduchu za turbínou.An advantage of the profile grating construction according to the invention is that there is less turbulence of the air flow downstream of the turbine.

Tvarová jednoduchosť segmentovej profilovej mreže zabezpečuje vysokú ekonomickú efektívnosť výroby pri zachovaní rovnakých aerodynamických parametrov a účinnosti riešenia podľa vynálezu v porovnaní s klasickým profilom typu A (klasický známy profil lopatiek turbín).The shape simplicity of the segmental profile grid ensures high economic efficiency of production while maintaining the same aerodynamic parameters and efficiency of the solution according to the invention in comparison with the classical type A profile (classic known turbine blade profile).

Ďalšie obrázky na výkresoch ilustrujú konkrétne príklady vyhotovenia základného modulu s dvomi dvojlistovými axiálnymi turbínami na priamy pohon dvoch generátorov 300, bez potreby prevodovky, podľa vynálezu (Obr. 5). Na Obr. 5a) až Obr. 5c) sú znázornené detaily konštrukcie základného modulu podľa príkladu vyhotovenia na Obr. 5.Further figures in the drawings illustrate specific exemplary embodiments of a base module with two two-blade axial turbines for direct drive of two generators 300, without the need for a transmission, according to the invention (Fig. 5). In FIG. 5a) to FIG. 5c) details of the construction of the base module according to the exemplary embodiment of FIG. 5th

Na Obr. 6a) a 6c), resp. 7a) a 7b) sú objasnené prostredníctvom príkladov detaily konštrukcie prstencových generátorov, resp. výhodné vyhotovenie segmentovej konštrukcie profilovej mreže listov prednej turbíny 201 a zadnej turbíny 202. podľa vynálezu.In FIG. 6a) and 6c), respectively. 7a) and 7b) illustrate by way of example the details of the construction of the ring generators, respectively. a preferred embodiment of the segmented structure of the profile grate of the front turbine blades 201 and the rear turbine blades 202 according to the invention.

Podľa znázorneného príkladu vyhotovenia (Obr. 5c). vynálezu majú obe turbíny po 2 listy v tvare segmentovej profilovej mreže. Segmentové listy pozostávajú z vnútorného segmentu 212 bez aerodynamickej doménovej plochy a stredného segmentu 213 a vonkajšieho segmentu 214, ktoré sú opatrené rovinnými, nezávisle okolo pozdĺžnej osi segmentov nastaviteľnými aerodynamickými doménovými plochami na riadenie a optimalizáciu cirkulácie vzduchu (profil typu C).According to the illustrated embodiment (Fig. 5c). According to the invention, both turbines have 2 blades in the form of a segmental profile grid. Segment blades consist of an inner segment 212 without an aerodynamic domain area and a middle segment 213 and an outer segment 214, which are provided with planar, independently adjustable longitudinal axis segments of the aerodynamic domain areas to control and optimize air circulation (type C profile).

Na Obr. 5a, 5b sú znázornené konštrukčné detaily spoločnej rámovej nosnej konštrukcie 101 podľa príkladu vynálezu na Obr. 5, ktoré sa nachádzajú vo vnútornom (statorovom) priestore prstencových rotorov 310 samostatných generátorov 300. Na tejto nosnej konštrukcii 101 sú tiež uchytené statory 320 generátorov. Na pracovnej plošine 104, v našom príklade rámovej trojhrannej nosnej konštrukcii 101, môže byť umiestnený kontajner 106 s elektrickým príslušenstvom generátorov a riadiaco- diagnostickým systémom prevádzky základného modulu 100.In FIG. 5a, 5b show construction details of a common frame support structure 101 according to the example of the invention in Figs. 5, which are located in the inner (stator) space of the annular rotors 310 of the separate generators 300. Generator stators 320 are also attached to this support structure 101. On the working platform 104, in our example of the frame triangular support structure 101, a container 106 can be placed with the electrical accessories of the generators and the operation-diagnostic system of the operation of the base module 100.

Pracovná plošina 104 môže byť ďalej výhodne vybavená závesom 105 na upevnenie kontajnera, pracovným žeriavom 108 na vynesenie resp. spustenie kontajnera 106, osobného výťahu 107, resp. opravovaných dielcov a častí modulu z kaňonu. V prípade potreby väčšej opravy elektrického systému základného modulu - 8/13 je možné spustenie a výmena kontajnera 106 s technologickým vybavením za iný kontajner.Further, the working platform 104 may advantageously be provided with a hinge 105 for fastening the container, a working crane 108 for discharging or lowering the container. lowering of the container 106, the passenger elevator 107, respectively. repaired parts and parts of the canyon module. In case of major repair of the electrical system of the basic module - 8/13, it is possible to start and replace the container 106 with the technological equipment for another container.

Na čelách nosnej konštrukcie 101 sú závesy 102 umožňujúce jej zavesenie v priestore kaňonu pomocou ukotvenia systémom 103 závesných lán (Obr. 5b)At the ends of the support structure 101 are hinges 102 enabling it to be suspended in the canyon space by anchoring by the suspension rope system 103 (Fig. 5b)

Základný modul o výkone 5-10 MW podľa príkladu vyhotovenia vynálezu, podľa Obr. 5, má nasledovné projektované technické parametre;A 5-10 MW base module according to an exemplary embodiment of the invention of FIG. 5, has the following projected technical parameters;

Výkon Power 5 až 10 MW 5 to 10 MW Rýchlosť vetra min. Wind speed min. 2 ms'1 2 ms' 1 Rýchlosť vetra max. Wind speed max. 30 ms'1 30 ms' 1 Smer vetra Wind direction ±30° ± 30 ° Priemer rotora A (podľa údolného prúdenia) Rotor diameter A (according to bottom flow) 120- 130 m 120-130 m Priemer rotora B (podľa údolného prúdenia) Rotor diameter B (according to bottom flow) 120- 130 m 120-130 m Brzda rotorov Rotors brake disková disc Synchronizácia rotorov Rotors synchronization ±0,1 min'1 ± 0.1 min -1 Otáčky rotora generátora Generator rotor speed 10- 12 min1 10-12 min 1 Rovina zákrytu listov Plane cover vodorovná horizontal Priemyselná využiteľnosť Industrial usability

Modulová koncepcia veternej elektrárne a segmentová konštrukcia listov turbín podľa vynálezu pri rozdelení na jednotlivé časti umožňuje jednoduchú sériovú výrobu jednotlivých častí a dielov základných modulov v závode, a operatívnu závesnú inštaláciu ako aj celkovú kompletizáciu na mieste inštalácie veternej elektrárne v teréne.The modular concept of the wind power plant and the segment design of the turbine blades according to the invention, when subdivided into individual parts, allows simple serial production of individual parts and parts of the basic modules at the plant, and operative overhead installation as well as complete assembly on site.

Riešenie podľa vynálezu predstavuje veternú elektráreň, ktorá optimálne využíva kanálové prúdenie v celom priestore kaňonov a fjordoch, a tiež je táto konštrukcia veternej elektrárne vhodná do údolí, kde dochádza k intenzifikácii prúdenia vzduchu.The solution according to the invention is a wind power plant that makes optimal use of canal flow throughout the canyon and fjord area, and this wind power plant construction is also suitable for valleys where air flow is intensified.

Claims (4)

Patentové nárokyPatent claims 1. Veterná elektráreň s horizontálnou osou rotácie turbín vyznačujúca sa tým, že pozostáva z jedného alebo viacerých základných modulov (100), ktoré sú kaskádovo nainštalované zavesením v celom priestore (400) terénnej nerovnosti, ktoré sú ukotvené pomocou systému (103) závesných lán na jej bočných stenách, pričom základný modul (100) pozostáva z dvoch samostatných elektrických generátorov (300), na prstencových rotoroch (310) ktorých sú upevnené dve samostatné protibežné veterné turbíny, z ktorých každá turbína (201, 202) má minimálne dva alebo viac listov (210) v tvare profilovej mreže opatrenej párom aerodynamických doménových plôch (215, 216) s konštantným priebehom uhla nastavenia, ktorých nosné plochy sú vytvorené ako dva paralelné predĺžené profily s obdĺžnikovým prierezom.A wind turbine with a horizontal axis of rotation of turbines, characterized in that it consists of one or more base modules (100), which are cascadedly installed by suspension over the entire terrain roughness space (400), which are anchored by the suspension rope system (103). its side walls, the base module (100) consisting of two separate electric generators (300) mounted on ring rotors (310) with two separate counter-rotating wind turbines, each turbine (201, 202) having at least two or more blades (210) in the form of a profile grid provided with a pair of aerodynamic domain surfaces (215, 216) with a constant course of adjustment angle, the bearing surfaces of which are formed as two parallel elongated profiles with a rectangular cross-section. 2. Zariadenie podľa bodu 1 vyznačujúce sa tým, že závesná spoločná nosná konštrukcia (101) základného modulu (100), na ktorej sú uložené statory (302) jednotlivých elektrických generátorov (300), sa nachádza vo vnútornom priestore súosovo osadených prstencových rotorov (310) s permanentnými magnetmi (311) a zariadením (330) na brzdenie rotora, zatiaľ čo v centrálnej časti nosnej konštrukcie (101), mimo tela generátorov (300), je vytvorená pracovná plošina (104), kde je umiestnený kontajner (106) s elektrickým príslušenstvom generátorov a riadiacodiagnostickým systémom technologickej prevádzky základného modulu.Device according to claim 1, characterized in that the suspension common supporting structure (101) of the base module (100) on which the stators (302) of the individual electric generators (300) are mounted is located in the inner space of the coaxially mounted annular rotors (310). ) with permanent magnets (311) and rotor braking device (330), while in the central part of the support structure (101), outside the generators (300), a working platform (104) is provided with a container (106) electrical accessories of generators and control diagnostic system of technological operation of the basic module. 3. Zariadenie podľa bodu 1 a 2 vyznačujúce sa tým, že aerodynamické doménové plochy (215, 216) listov, ktorých nosné plochy sú vytvorené ako dva paralelné predĺžené profily, sú v axiálnej osi rotácie súbežné torzne skrútené s vopred určeným priebehom uhla nastavenia.Device according to Claims 1 and 2, characterized in that the aerodynamic leaf domains (215, 216), the bearing surfaces of which are formed as two parallel elongated profiles, are torsionally twisted in the axial rotation axis with a predetermined course of the adjustment angle. 4. Zariadenie podľa bodu 1 a 2 vyznačujúce sa tým, že listy (210) axiálnych turbín (201, 202) sú vytvorené ako segmenty s riadenou cirkuláciu prúdu vzduchu tak, že sú opatrené aerodynamickými doménovými plochami (215, 216) len na strednom segmente (213) a vonkajšom segmente (214) listu (210) danej turbíny, pričom paralelné aerodynamické doménové plochy (215, 216) s konštantným priebehom uhla nastavenia jednotlivých segmentov (213, 214) sú vzájomne nezávisle prestaviteľné okolo pozdĺžnej osi segmentov s riadenou cirkuláciou prúdu vzduchu.4. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the axial turbine blades (210, 202) are formed as segments with controlled air circulation so that they are provided with aerodynamic domain surfaces (215, 216) only on the middle segment. (213) and an outer segment (214) of said blade (210) of said turbine, wherein the parallel aerodynamic domain surfaces (215, 216) with constant angles of adjustment of the individual segments (213, 214) are independently adjustable about the longitudinal axis of the flow-controlled segments air.
SK5027-2008A 2008-03-18 2008-03-18 Wind power plant with horizontal rotation axis of turbines SK50272008A3 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SK5027-2008A SK50272008A3 (en) 2008-03-18 2008-03-18 Wind power plant with horizontal rotation axis of turbines

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SK5027-2008A SK50272008A3 (en) 2008-03-18 2008-03-18 Wind power plant with horizontal rotation axis of turbines

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SK50272008A3 true SK50272008A3 (en) 2009-10-07

Family

ID=41136313

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SK5027-2008A SK50272008A3 (en) 2008-03-18 2008-03-18 Wind power plant with horizontal rotation axis of turbines

Country Status (1)

Country Link
SK (1) SK50272008A3 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6952058B2 (en) Wind energy conversion system
JP6328175B2 (en) Modular ocean energy generator and built-in module for ocean energy generator
AU2010359619B2 (en) Vertical axis turbine
KR101561585B1 (en) Wings variable tidal and wind power generator increased generation efficiency
CA2797070A1 (en) Lift-based vertical axis wind turbine
CA2543399A1 (en) Vertical axis windmill
US20040247438A1 (en) Wind energy conversion system
BRPI1103762A2 (en) windmill variable wing wind power generator having means to increase power generation efficiency
AU2615700A (en) Multiaxis turbine
EP3914825B1 (en) Vertical axis wind turbine
CN202348583U (en) Multiple-winding variable-pole-speed impeller vertical wind power generation system
CN102410145B (en) Multi-winding variable-pole variable-speed vane-type vertical wind power generating system
SK50272008A3 (en) Wind power plant with horizontal rotation axis of turbines
KR20120094600A (en) Solar Power Generator for Wind Induction in Wind Power Generators
KR101387351B1 (en) Vertical-axis wind turbine
KR101389985B1 (en) Wind power generator increased generation efficiency as bucket type rotor blades
KR102432955B1 (en) Wind power generation apparatus for installing on building rooftop
KR20110094168A (en) Photovoltaic Power Plants Addressed to Wind Power Generators
KR102066031B1 (en) Two axis vertical type wind power generator
SK501002016U1 (en) Wind power plant with horizontal rotation axis
KR20110007071A (en) Wind generator that improve generation efficiency
CN205047359U (en) Aerogenerator flabellum
SK500602016A3 (en) Wind power plant with horizontal rotation axis
IT201800003987A1 (en) Variable modular profile photovoltaic-wind system using reversing magnetic levitation bearing for the production of electricity
KR20160139289A (en) A Windpower Generation

Legal Events

Date Code Title Description
FB9A Suspension of patent application procedure