UA53451A - Гірляндна вітроелектростанція - Google Patents

Abstract

Гірляндна вітроелектростанція містить одну чи кілька високих веж, вітроколеса, які перетворюють енергію вітру в механічну енергію обертання, електрогенератори, з'єднані з вітроколесами. Вітроколеса з'єднані послідовно в одну чи кілька вертикальних гірлянд, по два чи більше вітроколес в кожній гирлянді, опорні підшипники в верхній частині вежі, до яких кріпиться кожна гірлянда, один чи кілька електрогенераторів, розташованих на землі, до яких через відповідні вхідні пристрої, наприклад муфти або редуктори приєднуються нижні кінцівки гірлянд, які таким чином можуть вільно обертатись.

Description

Опис винаходу

Винахід має відношення до вітроенергетики, а саме до конструктивного виконання та розміщення вітроколіс. 2 Існує два основних типи вітроколіс, які перетворюють енергію вітру в механічну енергію обертання.

Гвинтові вітроколеса, вісь обертання яких повинна бути паралельною напрямку руху повітря (горизонтальна вісь) і ортогональні вітроколеса (або ротори) вісь обертання яких перпендикулярна руху повітря (вертикальна вісь).

Ї у перших і у других є свої переваги і свої недоліки. Гвинтові вітроколеса (пропелери) потребують 70 спеціальних пристроїв для слідкування за напрямком вітру і повертання пропелерів і генераторів у просторі.

Ротори вертикального типу працюють незалежно від напрямку вітру, але існує проблема підйому їх на більшу висоту, щоб використати висотний градієнт швидкостей вітру.

Гвинтові вітроколеса при їхньому підйомі на більші висоти, потребують міцних капітальних веж, які здатні витримувати навантаження ураганних (шквальних) вітрів і тримати на собі важкі генератори. 12 Підйом роторів вертикального типу, наскільки нам відомо, не застосовується.

Вони встановлюються на землі і кожен обертає свій електрогенератор, розташований в його нижній частині.

Ї перший і другий тип вітроколіс при масовому їх застосуванні, потребують значних земельних площ, аби запобігти вітрового затінення і впливу вітроколіс одне на одне.

Ще одним протиріччям є неможливість створювати надпотужні вітродвигуни, що примушує виробляти 20 електроенергію великою кількістю малих електрогенераторів. Це знижує ККД вироблення енергії і збільшує її вартість.

Намаганням подолати ці протиріччя і є запропонований винахід - гірляндна вітроелектростанція. Суть його в тому, що електрогенератори і редуктори великої потужності розташовуються на землі біля одної, або кількох високих веж, а вітроколеса, зібрані в гірлянди, спускаються зверху і нижніми кінцями гірлянд приєднуються до 22 електрогенераторів. «

Зверху кожна гірлянда приєднується до верхньої частини вежі через опорний підшипник, який підтримує її і дає їй можливість вільно обертатись.

При цьому знизу кілька гірлянд можуть приєднуватись до одного редуктора і обертати один генератор великої потужності, наприклад, через обгінні муфти. -- 30 Типи роторів, які входять в одну гірлянду можуть бути різними. Це можуть бути ротори Дар'є, ротори ю

Савоніуса, парусні вітродвигуни (типу ас. СРСР 1760598) і навіть гвинтові (пропелерні) вітроколеса, які розташовані на гірлянді і мають пристрої для передачі обертання всій гірлянді і орієнтування пропелерів в З напрямку вітру. со

Ротори між собою в гірлянді з'єднується або через кардани, або безпосередньо через муфти, які 325 підтримуються кількома консолями, які відходять від вежі. о

Можливо застосування генераторів вісь яких вертикальна і є продовженням осі обертання гірлянди і які приєднуються до кожної гірлянди безпосередньо.

Варіанти виконання гірляндної вітроелектростанції показані на кресленні. Показана гірляндна « вітроелектростанція з двома гірляндами і однією вежею. Може на одній вежі бути і З і 4 гірлянди або й З 50 більше(див.фіг.1). с На фіг.2 показана така ж вітроелектростанція, але одна гірлянда має вертикальне розташування і з» підтримується консолями. Друга гірлянда (праворуч) приєднана безпосередньо до великого електрогенератора, як і на фіг.1.

На фіг.3 показана робота трьох гірлянд на один генератор. 45 На фіг.4 показана можливість створення вітрової стіни, коли кілька гірлянд з обох сторін П-образної вежі і-й заповнюють весь простір, одночасно виконуючі роль відтяжних канатів, які утримують всю конструкцію під час оз шквальних вітрів.

На кресленнях показані: шк 1 - вітроколеса різного типу; сл 20 2 - опорні підшипники;

З - карданні з'єднання; ть 4 - опорна вежа; - редуктор; 6 - електрогенератор; 7 - електрогенератор з вертикальною віссю. в. Робота гірляндної вітроелектростанції очевидна з представлених креслень.

Так на фіг.1 зліва показана гірлянда з ортогональних роторів (1), які зверху утримуються опорними підшипниками (2), а знизу входять в редуктор (5), який передає обертання великому генератору (6).

Зверху розташовані ротори Дар'є, знизу два парусних вітродвигуна. Парусні вітродвигуни мають великий 60 обертальний момент і визначений напрям обертання. Ротори Дар'є потребують розкрутки (запуску) і коли вітер досягає деякої швидкості стабільно працюють з великим ККД перетворення енергії.

Коли швидкість обертання гірлянди зросте, лопаті парусних вітродвигунів можуть розкритись і не гальмувати роботи всієї гірлянди.

Таким чином при малих і середніх вітрах будуть здебільшого працювати парусні вітродвигуни, а при великих бо швидкостях вітру - ротори Дар'є . Швидкість обертання всієї гірлянди буде осереднюватись за рахунок інерції загальної маси і завантаження генераторів.

По даним вимірів на різних висотах з висоти 50м до 120м швидкість вітру різниться на 20-2595. Це невелике розходження і яких-небудь проблем в роботі ротора Дар'є на висоті 12Ом і 5Ом не виникне.

В залежності від типу електрогенераторів (6, 7) вони можуть приєднуватись до гірлянди через редуктор (5) або безпосередньо, коли вісь генератора є продовженням осі гірлянди як це показано на (див.фіг.1, 2) праворуч.

Однією з переваг запропонованої гірляндної вітроелектростанції є можливість захоплювати великі частини простору і використовувати висотний градієнт розподілу швидкостей вітру, одночасно займаючі невеликі земельні площі. 70 Враховуючи можливість під дією сильного вітру кривлення гірлянд всі ротори з'єднуються між собою через карданні з'єднання (3).

На фіг.2 зліва показана гірлянда, яка не потребує карданних з'єднань бо підтримується консолями (8), які відходять від вежі (4) і підтримують гірлянду опорними підшипниками.

Запропонована гірляндна вітроелектростанція дає можливість використовувати енергію вітру в тих місцях, де 7/5 Відомі вітроустановки не ефективні бо потребують значних земельних площ.

Вироблення енергії великими електрогенераторами відбувається з більшим ККД, знижуються капітальні витрати і витрати на монтажні роботи, збільшується стабільність вироблення електроенергії, зростає конкурентоспроможність вітрової енергії.

Наявність кількох гірлянд на одній ВЕС збільшує її ремонтоздатність, зменшує експлуатаційні витрати.

Будь-яка гірлянда може бути легко відключена для ремонту або профілактики в той час коли інші будуть продовжувати безперервно виробляти електроенергію. Полегшується вибір площадок для будівництва ВЕС, враховуючи те, що вітроколеса розташовані на значній висоті і потребують значно менших земельних площ ніж при традиційному їх використанні.

Значно зменшаться капітальні витрати на будівництво ВЕС аналогічної потужності, тому що високі вежі об по-перше не повинні тримати на собі важкі електрогенератори, а по-друге самі гірлянди відіграють роль відтяжних тросів, що збільшує міцність всієї системи по відношенню до шквальних вітрів і відповідно знижує « вимоги до міцності самих веж.

Крім того, монтажні роботи по підйому неважких гірлянд і підключенню їх до опорних підшипників набагато простіші ніж підйом на вершини веж великих електрогенераторів і монтаж лопатів гігантських гвинтів. «- зо Монтаж гірлянди може виконуватись з землі Через простий блок, який тросом підтягує верхню частину гірлянди для приєднання її до підшипника. Після чого приєднання нижньої частини гірлянди до генератора що) відбувається на землі. Нижня частина гірлянди може мати натяжні і амортизаційні (пружини) елементи, які «г дозволяють легко закінчити роботу по її монтажу і включенню в роботу. со

Зо

Claims (1)

1. Формула винаходу о

   Гірляндна вітроелектростанція, що має одну чи кілька високих веж, вітроколеса, які перетворюють енергію вітру в механічну енергію обертання, електрогенератори, з'єднані з вітроколесами, яка відрізняється тим, що «

   вона має вітроколеса, з'єднані послідовно в одну чи кілька вертикальних гірлянд, по два чи більше вітроколес з с в кожній гірлянді, опорні підшипники в верхній частині вежі, до яких кріпиться кожна гірлянда, один чи кілька електрогенераторів, розташованих на землі, до яких через відповідні вхідні пристрої, наприклад муфти або :з» редуктори приєднуються нижні кінцівки гірлянд, які таким чином можуть вільно обертатись.

   Офіційний бюлетень "Промислоава власність". Книга 1 "Винаходи, корисні моделі, топографії інтегральних сл мікросхем", 2003, М 1, 15.01.2003. Державний департамент інтелектуальної власності Міністерства освіти і науки України. (95) щ» с 50 -

   Р 60 б5