SK8556Y1

SK8556Y1 - Wind power concentrator

Info

Publication number: SK8556Y1
Application number: SK176-2018U
Authority: SK
Inventors: Alexander Kaliský
Original assignee: Kalisky Alexander Ing
Priority date: 2018-10-18
Filing date: 2018-10-18
Publication date: 2019-09-03
Also published as: SK1762018U1

Abstract

The wind energy concentrator makes it possible to use the wind turbines (1) with a sloping axis and a vertical rotor bearing axis in the large areas with weaker wind, in the mountains and at the seas. The sloping wings (2) and the horizontal wings (4) are attached to the stiffening profiles (5) and amplify the wind at a mounting point (1) of the wind turbine. The additional sloping wings (2) allow the use of the surrounding slope terrain and accelerate slope flow as well as thermal solar currents.

Description

Technické riešenie sa týka koncentrátom veternej energie na zvýšenie efektívnosti jej premeny na elektrickú energiu a na rozšírenie oblasti použitia veterno energetických systémov v horách, moriach alebo v oblastiach s nižším priemerom rýchlosti vetra.The technical solution relates to wind energy concentrates to increase the efficiency of its conversion into electricity and to extend the field of application of wind energy systems in mountains, seas or areas with a lower wind speed average.

Doterajší stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Koncentrátory veternej energie využívané v súčasnosti používajú prírodné svahy alebo existujúce steny. Skúšobne sú prevád/kované lietajúce aerostatické dýzy alebo prstence okolo turbíny. Tieto majú rôzny profil, pričom turbína je v najužšom mieste prietoku.The wind energy concentrators currently used use natural slopes or existing walls. The test benches are forged / forged flying aerostatic nozzles or rings around the turbine. These have different profiles, with the turbine at the narrowest point of the flow.

Tvar dýzy zvyšuje tlak pred turbínou a znižuje za turbínou. Výhodou je nárast výkonu a otáčok Znižujú s a nároky na prevod do rýchlosti pre generátor. Nevýhodou sú náklady na koncentrické plochy.The shape of the nozzle increases the pressure upstream and downstream of the turbine. The advantage is an increase in power and speed. The disadvantage is the cost of concentric areas.

Podstata technického riešeniaThe essence of the technical solution

Podstatou riešenia sú šikmé krídla a vodorovné krídla uchytené na lanách nosnej konštrukcie veternej turbíny umiestnenej na vzperovo vystuženom stĺpe a kotvené v úchytoch okolo stĺpa. Šikmé krídla a vodorovné krídla tak vytvárajú sústavu kaskád aerodynamických profilov s vysokou štíhlosťou a koeficientom vztlaku, ktoré stupňovito urýchľujú prúd vzduchu koncentricky od zeme po prieduch na vrchole s veternou turbínou. Profily krídiel sú smerované odtokovou hranou nahor a tlakom vetra sa torzne natáčajú do smeru vetra. Vodorovné krídla sú uchytené nábežnými hranami po obvode vonkajších výstužných profilov, šikmé krídla sú na rúrkach uchytené radiálne tak obvodovými výstužnými profilmi ako aj vnútornými výstužnými profilmi okolo stĺpov.The essence of the solution is the sloping wings and horizontal wings fixed on the ropes of the supporting structure of the wind turbine placed on the reinforced column and anchored in the grips around the column. The sloping wings and the horizontal wings thus create a system of cascades of aerodynamic profiles with high slenderness and buoyancy coefficient, which incrementally accelerate the air flow concentrically from the ground to the vent at the top with the wind turbine. The wing profiles are directed upwards by the trailing edge and torsionally rotate into the wind direction by wind pressure. The horizontal wings are fixed by leading edges along the circumference of the outer reinforcing profiles, the inclined wings are fixed to the tubes radially by both circumferential reinforcing profiles and internal reinforcing profiles around the columns.

V prípade, že je veterno energetický systém postavený na kopci, koncentrácia vetra sa zvyšuje prídavnými krídlami, ktoré sa rozmiestnia v líniách smerujúcich v smere štyroch kotevných lán. Veterná turbína na hrebeni hôr sníma koncentrovaný vietor zo všetkých smerov. Ukotvené rúrky nesú šikmé krídla a smerujú vietor k stĺpu veternej turbíny odspodu na hrebeň hôr.If the wind power system is built on a hill, the wind concentration is increased by additional wings, which are distributed in lines pointing in the direction of the four anchor ropes. The wind turbine on the mountain ridge picks up the concentrated wind from all directions. The anchored tubes carry oblique wings and direct the wind towards the wind turbine column from below onto the ridge of the mountains.

Stúpajúca zložka prúdenia koncentrovaného vetra je najefektívnejšie využitá pri prechode priečnou plochou závetemej časti veternej turbíny so zvislou osou s odklonenými Ústami od osi (typ A) alebo pri prechode plochou rotácie turbíny s naklonenou osou do smeru koncentrovaného prúdu vzduchu, alebo prúdením cez klasické turbíny s osou v zvislom smere. Pri nadmernej intenzite vetra sa šikmé krídla a vodorovné krídla natočia do smeru vetra, koncentrácia sa zredukuje a veterná turbína sa prestaví Ústami do vodorovnej polohy.The upward component of the concentrated wind flow is most effectively used when passing through the transverse surface of the vertically axial wind turbine with the mouth diverted from the axis (type A) or when passing through the inclined axis turbine rotation area to the concentrated air flow direction, or in the vertical direction. In case of excessive wind intensity, the oblique wings and horizontal wings are turned in the wind direction, the concentration is reduced and the wind turbine is adjusted to the horizontal by the mouth.

Tým s a umožňuje dimenzovať konštrukčné prvky a plochy hmotnostne a cenovo vyhovujúce.Thereby, it is possible to dimension the structural elements and the areas in terms of weight and cost.

Južne orientované vodorovné krídla môžu byť z fotovoltických fólií, a tým v hornej časti intenzívne chladené.The south-facing horizontal wings can be made of photovoltaic foils and thus intensively cooled at the top.

Prehľad obrázkov na výkresochBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Na obr. 1 je bočný pohľad na veterno energetický systém, kde dve alternatívy použitých veterných turbín sú čiarkované.In FIG. 1 is a side view of a wind power system where two alternatives of used wind turbines are dashed.

Na obr. 2 je pohľad /hora včítane pohľadu na najbližšie prídavné šikmé krídla na rúrkach umiestnených v líniách šikmo svahompod hrebeňom alebo vrcholom hory.In FIG. 2 is a view / top, including a view of the nearest additional oblique wings on tubes disposed at an oblique slope below the ridge or mountain top.

Príklady uskutočneniaEXAMPLES

Malá veterná turbína pre autonómny rodinný dom v lokalite s priemernou intenzitou vetra s požiadavkou koncentrácie vetra pre vyšší stupeň ročného využitiaSmall wind turbine for an autonomous family house in a locality with average wind intensity requiring wind concentration for a higher degree of annual use

Priemer veternej turbíny 1 so šikmou osou rotácie je okolo 3 m Jej os má aj vodorovný klb na uloženie do polohy zvislej osi pri nadmernom vetre. Zvislá os uloženia umožňuje natáčanie do smeru vetra počas činnosti. Pri slabom vetre sa tento zosilňuje plochami na návetemej strane. Vodorovné krídla 4 dvíhajú smer vetra, šikmé krídla 2 zužujú prúd vzduchu smerom k veternej turbíne 1 na vrchu stĺpa 3. Nábežné profily sú uchytené na vonkajších výstužných profiloch 5, šikmé krídla 2 aj na vnútorných výstužných profiloch 5, ktoré súčasne chránia stĺp 3 pred vzperovým vybočením. Výška stĺpa 3 asi 15 ma čelná plocha koncentrátom umožnia výkon 2 až 5 kW podľa nominálneho vetra. Uchyty 6 výstužných profiloch 5 sú tyče s výškou 2 m, aby neobmedzovali pohyb na zemi, pokiaľ je kotvenie na zemi. Ako úchyty 6 možno použiť iné objekty, plotThe diameter of the wind turbine 1 with the inclined axis of rotation is about 3 m. Its axis also has a horizontal joint for mounting in the vertical axis position in case of excessive wind. The vertical bearing axis allows the wind to swivel during operation. In the case of low wind, this is amplified by areas on the winding side. The horizontal wings 4 lift the wind direction, the oblique wings 2 narrow the air flow towards the wind turbine 1 at the top of the column 3. The leading profiles are attached to the outer reinforcement profiles 5, the inclined wings 2 also to the internal reinforcement profiles 5 which simultaneously protect the column 3 against buckling. The height of the column 3 of about 15 m and the front surface of the concentrates will allow a power of 2 to 5 kW depending on the nominal wind. The fasteners 6 of the stiffening profiles 5 are 2 m high bars so as not to restrict movement on the ground while the ground is anchored. Other handles, the fence, may be used as handles 6

S K 8556 ΥΙ alebo roh budovy, alebo môžu byť nad zemou na priečkach stĺpa, vystužených k stredu stĺpa. Rýchlosť vetra do turbíny sa udržuje na nominálnej hodnote klopením profilov vodorovných krídiel 4 aj šikmých krídiel 2 až do hodnoty kritickej rýchlosti okolitého vetra. Klopenie nastáva účinkom momentu síl na torzný úchyt profilov alebo na vyváženie profilov predsunutou plochou so závažím, ktoré určuje ich sklon podľa sily vetra.S K 8556 ΥΙ or corner of the building, or they may be above the ground at the crossmembers reinforced to the center of the column. The wind speed to the turbine is maintained at nominal value by tilting the profiles of the horizontal wings 4 as well as the inclined wings 2 up to the critical ambient wind speed. The torsion occurs as a result of the moment of force on the torsion grip of the profiles or on the balancing of the profiles by a forward surface with a weight that determines their inclination according to the wind force.

Nad jej hodnotou všetky plochy tzv. praporujú, sú takmer vodorovné a to takkoncentrické plochy ako aj veterná turbína 1, ktorej os sa dostane tlakom na predsunuté krídelko osi do zvislej polohy, tým je umožnené použitie ľahkých alebo penových plôch pre koncentrické plochy. Systémpozostáva z prvkov, ktoré sú ľahké, lacné a bez potreby regulačných zariadení. Potreba výkonu sa modifikuje výškou stĺpa a doplnením koncentrických plôch, ktoré sa montujú na zemi a dvíhajú spolu so stĺpom Južné vodorovné krídla 4 môžu byť zfo10 tovoltických fólií intenzívne chladených prúdením v hornej časti.Above its value all areas of so-called. they are almost horizontal, both concentric surfaces and the wind turbine 1, whose axis is pushed to the vertical position by pressure on the forward wing of the axis, thus allowing the use of light or foam surfaces for concentric surfaces. The system consists of elements that are light, inexpensive and without the need for control devices. The power requirement is modified by the height of the column and by the addition of concentric surfaces which are mounted on the ground and lifted together with the column. The southern horizontal wings 4 can be zfo10 of the voluminous foils intensively cooled by flow in the upper part.

Iné uskutočnenie je veterná turbína veľkého výkonu na využitie v horách. Koncentrácia vetra do jednej výkonnej turbíny je účelná vzhľadom na to, že veterná ľarma je na vrchole kopca neuplatniteľná pre všetky smery prúdenia. Vysoký koncentrovaný výkon sa dosiahne tým, že k zväčšenému systému podľa uvedeného sa pridajú prídavné šikmé krídla 2 rozmiestnené na rúrkach 7 v smeroch, ako je vedené každé zo štyroch ko15 tevných výstužných profilov 5, a to v úseku niekoľko sto metrov podľa charakteru kopca. Do veternej turbíny 1 so šikmou alebo zvislou osou je tak alternatívne z každého smeru koncentrovaný vietor z plochy niekoľko desaťtisíc metrov štvorcových. V prípade bezvetria ale slnečného dňa s a kon centrujú prúdy zjužného teplého svahu, ktorý môže byť tepelne exponovaný fotovoltickými panelmi v hornej časti, a tým súčasne môže byť využité prúdenie na chladenie panelov tepelnými prúdmi.Another embodiment is a high power wind turbine for use in the mountains. Concentration of the wind into one power turbine is expedient, given that the windy dew at the top of the hill is not applicable to all flow directions. High concentrated performance is achieved by adding to the enlarged system the additional oblique wings 2 disposed on the tubes 7 in the directions as directed through each of the four solid reinforcing profiles 5, over a section of several hundred meters according to the nature of the hill. Thus, wind turbine 1 with an inclined or vertical axis is alternatively concentrated in each direction from an area of several ten thousand square meters. In the case of wind, but on a sunny day, they concentrate the currents of the apparent warm slope that can be thermally exposed by the photovoltaic panels at the top, and at the same time the flow can be used to cool the panels by thermal currents.

Iné uskutočnenie je plávajúca veterná turbína. Činnosť ako predošle je umožnená tlakom vetra na vodorovné krídla 4 a šikmé krídla 2 a so zníženým momentom výslednice síl. Tým je zabezpečená stabilita katamaránu, na ktorom sú priečniky, na konci ktorých sú úchyty 6. Veterná turbína 1 môže poháňať elektroplavidlá alebo stacionárne elektrárne na vode.Another embodiment is a floating wind turbine. Operation as before is enabled by wind pressure on the horizontal wings 4 and the inclined wings 2 and with a reduced torque resultant force. This ensures the stability of the catamaran, on which there are the crossbars, at the end of which there are anchors 6. The wind turbine 1 can drive electric craft or stationary power stations on the water.

Claims

1. A wind energy concentrator for increasing the flow rate of a wind through a wind turbine by means of additional surfaces upstream and downstream of a wind turbine, characterized in that the inclined wings (

2) and v5 dormer wings (4) are mounted on reinforcing profiles (5) of the wind turbine supporting structure (1) on a column (3), which are anchored in brackets (6), the horizontal wings (4) having trailing edge profiles upward and torsionally attached to the leading edges along the circumference of the horizontal reinforcement profiles (5), the inclined wings (2) are also attached to the tubes (7) radially in the direction from the outer reinforcement profiles (5) to the inner reinforcement profiles (5) and the column (3) ).

Wind power concentrator according to claim 1, characterized in that the additional oblique wings (2) are mounted on tubes (7) anchored on an adjacent slope in four directions identical to the direction of the reinforcement profiles (5).

Wind power concentrator according to claim 1, characterized in that the wind turbine (1) is with a vertical or inclined rotor bearing axis.

Wind power concentrator according to claim 1, characterized in that the south-oriented horizontal wings (4) are photovoltaic surfaces.

1 \ drawing