WO2012149618A1 - Turbina eólica à vela - Google Patents
Turbina eólica à vela Download PDFInfo
- Publication number
- WO2012149618A1 WO2012149618A1 PCT/BR2011/000152 BR2011000152W WO2012149618A1 WO 2012149618 A1 WO2012149618 A1 WO 2012149618A1 BR 2011000152 W BR2011000152 W BR 2011000152W WO 2012149618 A1 WO2012149618 A1 WO 2012149618A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- wind turbine
- wind
- sail
- tower
- sail wind
- Prior art date
Links
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 claims description 2
- RLQJEEJISHYWON-UHFFFAOYSA-N flonicamid Chemical compound FC(F)(F)C1=CC=NC=C1C(=O)NCC#N RLQJEEJISHYWON-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 5
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
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
- F03D3/06—Rotors
- F03D3/061—Rotors characterised by their aerodynamic shape, e.g. aerofoil profiles
-
- 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
- F05B2240/30—Characteristics of rotor blades, i.e. of any element transforming dynamic fluid energy to or from rotational energy and being attached to a rotor
- F05B2240/31—Characteristics of rotor blades, i.e. of any element transforming dynamic fluid energy to or from rotational energy and being attached to a rotor of changeable form or shape
- F05B2240/311—Characteristics of rotor blades, i.e. of any element transforming dynamic fluid energy to or from rotational energy and being attached to a rotor of changeable form or shape flexible or elastic
-
- 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
-
- 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
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Definitions
- the present invention relates to a sail-powered wind turbine, as its name implies, for capturing the kinetic energy from winds to move the rotor of an electric power generator.
- the state of the art contemplates blade-driven wind turbines, where the energy captured from the winds is transformed into mechanical energy by rotating the turbine and then transformed into electrical energy by the generator.
- Savonius turbines which operate by means of the torque generated by the difference in drag coefficient between the concave and convex surfaces of the spark plugs, are also known in the art.
- One of the objectives of the present invention is to provide a flexible spark plug solution capable of providing varying angles of attack and eliminating the aforementioned drawbacks, making it possible to manufacture simpler, lighter than today's high-performance wind machines. and better cost / benefit ratio significantly the cost of energy generated and enabling the capture of wind energy in places with moderate winds.
- Figure 1 shows a perspective view of a conventional Savonius turbine with three rigid sails
- Figure 2 shows a perspective view of the proposed wind turbine with three flexible plugs.
- Figure 3 illustrates a perspective view of the proposed wind turbine with the central tower anchored.
- the sail-powered wind turbine object of this invention, is made up of a revolving tower (1) which— holds three — or — more flexible sails— (2) - provided with the corresponding leading (3) and trailing (4) edges.
- said revolving tower (1) may be constructed to be anchored by means of a fixed tower, cables (5) and anchor shoes (6), leaving the sails free to rotate about their central axis. , as shown in figure 3.
- the positive torque is partially offset by a negative torque generated by the drag force acting on the concave surface of the opposing sail without adjusting the angle of attack.
- the angle of attack adjustment determines the torque on the rotor. When the sails are fully retracted the torque produced is zero.
Abstract
Turbina Eólica À Vela constituída por uma torre giratória (1) que sustenta três ou mais velas flexíveis (2), dotadas das correspondentes bordas de ataque (3) e fuga (4). Um dos objetivos da presente Patente de Invenção reside em prover uma solução dotada de velas flexíveis, capazes de prover ângulos de ataque variáveis e eliminar os inconvenientes anteriormente citados, viabilizando a fabricação de máquinas eólicas mais simples, mais leves que as atuais, com alto rendimento e melhor relação custo/benefício, reduzindo significativamente o custo da energia gerada e viabilizando a captação de energia eólica em locais com ventos moderados.
Description
"TURBINA EÓLICA À VELA"
Campo da Invenção
A presente Invenção refere-se a uma turbina eólica movida à vela, como enseja a sua denominação, destinada à captação da energia cinética proveniente dos ventos para movimentar o rotor de um gerador de energia elétrica.
Histórico da Invenção
O estado da técnica contempla turbinas eólicas movidas por pás, onde a energia captada dos ventos é transformada em energia mecânica pela rotação da turbina e, em seguida, transformada em energia elétrica pelo gerador.
Para alcançar ventos mais fortes e estáveis, as máquinas eólicas são montadas em torres bastante altas. ,
Um dos inconvenientes observados nas máquinas eólicas utilizadas atuafmente diz respeito ao fato de serem construídas com a montagem de todo o mecanismo de potência eletromecânica sobre a torre. Desta forma, caixas de engrenagens, gerador elétrico e painéis elétricos são montados sobre a torre, exigindo que seu dimensionamento suporte enormes esforços.
Além disso, o acesso para manutenção e operação dos equipamentos torna-se bastante difícil, pois o pessoal técnico necessita chegar ao alto da torre para realizar qualquer procedimento. Os módulos de potência utilizados hoje em dia chegam a pesar dezenas de toneladas e a montagem dos mesmos sobre a torre exige o uso de grandes e caros guindastes.
O estado da técnica contempla ainda máquinas eólicas de médio e grande porte, dotadas de turbinas de eixo horizontal, que necessitam trabalhar orientadas na direção do vento. Além disso, o controle do passo da hélice requer o ajuste por meio do giro das pás da turbina. Tais sistemas de regulagem aumentam significativamente o custo de construção deste equipamento.
Entre as turbinas eólicas de pequeno porte utilizadas atualmente existem as de eixo vertical, bem mais simples, que não necessitam trabalhar orientadas na direção do vento, mas que apresentam baixo rendimento e não admitem nenhum sistema de regulação.
Também são conhecidas do estado da técnica as turbinas do Savonius, que funcionam por meio do torque gerado pela diferença do coeficiente de arrasto entre as superfícies côncava e convexa das velas de captação.
O inconveniente observado nesse tipo de turbina refere-se ao fato de as velas serem rígidas, conferindo alto fator de perda quando o vento atinge as superfícies convexas, contribuindo negativamente para a eficiência do processo de captação energética.
Um dos objetivos da presente Patente de Invenção reside em prover uma solução dotada de velas flexíveis, capazes de prover ângulos de ataque variáveis e eliminar os inconvenientes anteriormente citados, viabilizando a fabricação de máquinas eólicas mais simples, mais leves que as atuais, com alto rendimento e melhor relação custo/benefício, reduzindo
significativamente o custo da energia gerada e viabilizando a captação de energia eólica em locais com ventos moderados.
Assim sendo, a fim de permitir a melhor elucidação do objeto em questão, proceder-se-á à sua descrição pormenorizada com referência à figura a seguir, onde:
a figura 1 ilustra uma vista em perspectiva de uma turbina Savonius convencional com três velas rígidas;
a figura 2 ilustra uma vista em perspectiva da turbina eólica proposta dotada de três velas flexíveis.
a figura 3 ilustra uma vista em perspectiva da turbina eólica proposta com a torre centrai ancorada.
De conformidade com o quanto ilustram as figuras acima mencionadas, a turbina eólica movida à vela, objeto desta Patente de Invenção, constitui-se por uma torre giratória (1) que— sustenta- três— ou— mais velas flexíveis— (2)— dotadas -das- correspondentes bordas de ataque (3) e fuga (4).
Em outra configuração, a referida torre giratória (1) pode ser construída de modo a permitir sua ancoragem por meio de torre fixa, cabos (5) e sapatas de ancoragem (6), deixando livres as velas para girar em torno de seu eixo central, como ilustra a figura 3.
f O princípio de funcionamento assim como o correspondente efeito observado nas velas flexíveis da turbina é bastante simples e fácil de compreender. Ao receber o vento na direção normal à superfície côncava da vela, a força de arrasto é convertida em torque positivo sobre o rotor da turbina.
No caso da turbina com velas rígidas convencionais, o torque positivo é parcialmente compensado por
um torque negativo gerado pela força de arrasto atuando sobre a superfície côncava da vela oposta, sem regulagem de ângulo de ataque.
Este efeito negativo é significativamente menor no caso das velas flexíveis em função da possibilidade de regulagem do ângulo de ataque de modo a tornar o comportamento da vela semelhante a uma asa. O vento percorre as superfícies da vela com uma componente de trajetória normal e outra tangencial, esta última sendo responsável por gerar uma diferença de pressão entre as superfícies côncava e convexa capaz de promover o incremento positivo de torque sobre o rotor, aumentando significativamente a eficiência energética do processo de conversão.
A regulagem do ângulo de ataque determina o torque sobre o rotor. Quando as velas estão completamente recolhidas o torque produzido é nulo.
Um modelo reduzido da Turbina Eólica à Vela semelhante ao representado na figura 3 foi testado em um túnel de vento resultando em coeficientes de potência próximo a 60% (Cp=0,6).
Apenas para fins de comparação, as Turbinas do tipo Savonius conseguem obter Cp = 0,25, as Turbinas Tradicionais e Multi-pás obtêm Cp = 0,30 e as modernas Turbinas Aerodinâmicas operam na faixa de Cp = 0,45.
Claims
REIVINDICAÇÕES
1 - "TURBINA EÓLICA À VELA", caracterizada pelo fato de possuir um eixo de rotação vertical com torre giratória e dois ou mais captadores eólicos flexíveis, destinados a aproveitar a energia cinética dos ventos.
2 - "TURBINA EÓLICA À VELA", de acordo com a reivindicação 1 , caracterizada pelo fato de os captadores flexíveis permitirem a alteração de sua forma geométrica pela incidência do vento, inflando-se quando as velas encontram-se a favor do vento e encolhendo-se quando as mesmas se movem contra o vento.
3 - "TURBINA EÓLICA À VELA", de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de os captadores admitirem um sistema de regulação para controle do ângulo de ataque das velas, controlando, por consequência, o torque aplicado sobre o eixo do gerador de energia elétrica.
4 - "TURBINA EÓLICA À VELA", de acordo com a reivindicação 1 , caracterizada pelo fato de a referida torre giratória estar apoiada sobre rodas e trilhos ferroviários, que compõem o sistema de mesa de ^iro-do^qutpamento^-podem-ser-subst^
a rotação e impede o tombamento da referida torre em caso de ventos muito fortes.
5 - "TURBINA EÓLICA À VELA", de acordo com a reivindicação 1 , caracterizada pelo fato de permitir a instalação de todo o conjunto de potência ao nível do solo, permitindo fácil acesso aos sistemas e facilitando a montagem, manutenção e operação do equipamento.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/BR2011/000152 WO2012149618A1 (pt) | 2011-05-05 | 2011-05-05 | Turbina eólica à vela |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/BR2011/000152 WO2012149618A1 (pt) | 2011-05-05 | 2011-05-05 | Turbina eólica à vela |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
WO2012149618A1 true WO2012149618A1 (pt) | 2012-11-08 |
Family
ID=47107693
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/BR2011/000152 WO2012149618A1 (pt) | 2011-05-05 | 2011-05-05 | Turbina eólica à vela |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
WO (1) | WO2012149618A1 (pt) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103318380A (zh) * | 2013-07-04 | 2013-09-25 | 上海交通大学 | 顶推双体船 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3534997A1 (de) * | 1985-10-01 | 1987-04-02 | Blessing Guenter Dipl Ing | Windkraftmaschine mit vertikaler, gesteuerter rotorfluegelstellung |
US5038049A (en) * | 1990-09-12 | 1991-08-06 | Shuichi Kato | Vertical axis wind powered generator |
US5044878A (en) * | 1987-06-10 | 1991-09-03 | Alfred Wilhelm | Wind power engine |
US6984899B1 (en) * | 2004-03-01 | 2006-01-10 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Wind dam electric generator and method |
BRPI0900049A2 (pt) * | 2009-01-14 | 2010-10-19 | Fernando Pimentel Do Rêgo Freitas Luiz | maquina eólica inflável |
BRPI0904590A2 (pt) * | 2009-11-12 | 2011-08-02 | Do Rego Freitas Luiz Fernando Pimentel | turbina eólica à vela |
-
2011
- 2011-05-05 WO PCT/BR2011/000152 patent/WO2012149618A1/pt active Application Filing
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3534997A1 (de) * | 1985-10-01 | 1987-04-02 | Blessing Guenter Dipl Ing | Windkraftmaschine mit vertikaler, gesteuerter rotorfluegelstellung |
US5044878A (en) * | 1987-06-10 | 1991-09-03 | Alfred Wilhelm | Wind power engine |
US5038049A (en) * | 1990-09-12 | 1991-08-06 | Shuichi Kato | Vertical axis wind powered generator |
US6984899B1 (en) * | 2004-03-01 | 2006-01-10 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Wind dam electric generator and method |
BRPI0900049A2 (pt) * | 2009-01-14 | 2010-10-19 | Fernando Pimentel Do Rêgo Freitas Luiz | maquina eólica inflável |
BRPI0904590A2 (pt) * | 2009-11-12 | 2011-08-02 | Do Rego Freitas Luiz Fernando Pimentel | turbina eólica à vela |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103318380A (zh) * | 2013-07-04 | 2013-09-25 | 上海交通大学 | 顶推双体船 |
CN103318380B (zh) * | 2013-07-04 | 2016-03-16 | 上海交通大学 | 顶推双体船 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7988413B2 (en) | Vertical axis wind turbine | |
US7993096B2 (en) | Wind turbine with adjustable airfoils | |
EP2267298A2 (en) | Wind turbine blade with rotatable fins at the tip | |
US8672608B2 (en) | Tower type vertical axle windmill | |
EP2344757A2 (en) | Cable-stayed rotor for wind and water turbines | |
WO2014179631A1 (en) | Turbine blade | |
US8593008B2 (en) | Variable vane vertical axis wind turbine | |
JP2005090332A (ja) | ダリウス形風車 | |
CN101988475B (zh) | 一种变桨风力发电机 | |
US20070160477A1 (en) | Vertical axis fluid actuated turbine | |
WO2012149618A1 (pt) | Turbina eólica à vela | |
KR20170000577A (ko) | 양력 블레이드에 탈부착 항력 날개를 구비하는 수직축 풍력 터빈 | |
CN102619690A (zh) | 一种利用风力自身能量调节攻角的垂直轴风力机 | |
JP6025869B2 (ja) | 風車及びその運転方法 | |
CN202596975U (zh) | 大功率高抗风风电帆轮组 | |
US8070449B2 (en) | Wind turbine | |
KR20100022671A (ko) | 풍력발전용 나비형 날개 | |
RU2733570C1 (ru) | Ротор ветроэнергетической установки | |
BRPI0900049A2 (pt) | maquina eólica inflável | |
RU2705531C1 (ru) | Ротор вертикально-осевой ветряной установки | |
Naoi et al. | Study on Characteristics of Darrieus-type Straight-bladed Vertical Axis Wind Turbine by use of Ailerons | |
BRPI0904590A2 (pt) | turbina eólica à vela | |
CN201620999U (zh) | 垂直轴贝壳式无抗阻发电机 | |
JP2017072056A (ja) | ヨット型風力発電装置 | |
TWI606178B (zh) | Power generator |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 11864754 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 11864754 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |