WO2023022695A1 - Стеновая ветроэнергетическая станция - Google Patents

Стеновая ветроэнергетическая станция Download PDF

Info

Publication number
WO2023022695A1
WO2023022695A1 PCT/UA2021/000094 UA2021000094W WO2023022695A1 WO 2023022695 A1 WO2023022695 A1 WO 2023022695A1 UA 2021000094 W UA2021000094 W UA 2021000094W WO 2023022695 A1 WO2023022695 A1 WO 2023022695A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
wind
wind power
frame
power station
wall
Prior art date
Application number
PCT/UA2021/000094
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Сергей Николаевич ЗАГРЕБЕЛЬНЫЙ
Original Assignee
Сергей Николаевич ЗАГРЕБЕЛЬНЫЙ
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 Сергей Николаевич ЗАГРЕБЕЛЬНЫЙ filed Critical Сергей Николаевич ЗАГРЕБЕЛЬНЫЙ
Publication of WO2023022695A1 publication Critical patent/WO2023022695A1/ru

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D1/00—Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor 
    • 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
    • F03D1/00—Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor 
    • F03D1/02—Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor  having a plurality of rotors
    • 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
    • F03D5/00—Other wind motors
    • 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
    • F03D7/00—Controlling wind motors 
    • 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
    • F03D80/00—Details, components or accessories not provided for in groups F03D1/00 - F03D17/00
    • F03D80/50—Maintenance or repair
    • 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
    • F03D9/00—Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations
    • F03D9/20—Wind motors characterised by the driven apparatus
    • F03D9/28—Wind motors characterised by the driven apparatus the apparatus being a pump or a compressor
    • 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
    • F03D9/00—Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations
    • F03D9/30—Wind motors specially adapted for installation in particular locations
    • F03D9/34—Wind motors specially adapted for installation in particular locations on stationary objects or on stationary man-made structures
    • 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
    • F03D9/00—Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations
    • F03D9/30—Wind motors specially adapted for installation in particular locations
    • F03D9/34—Wind motors specially adapted for installation in particular locations on stationary objects or on stationary man-made structures
    • F03D9/43—Wind motors specially adapted for installation in particular locations on stationary objects or on stationary man-made structures using infrastructure primarily used for other purposes, e.g. masts for overhead railway power lines
    • F03D9/45—Building formations
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/30—Wind power

Definitions

  • the present invention relates to wind energy.
  • SVES is a complex of the same type of wind turbines of various types of conversion and use of wind energy, combined into one common system by a rigid frame in the form of a wall, consisting of horizontal and vertical load-bearing structural elements and divided in the middle into the right and left wings by a central support, in the form of a round columns with circular protrusions, with a multi-tiered structure, for moving along these protrusions of the internal track rollers of the supporting structure, or placing a thrust bearing there.
  • the vertical bearing elements of the right and left wings of the supporting structure are supported by outer rollers on the support rings supported by outer supports located in a circle at an equal distance from the central support.
  • the entire supporting structure of the SVES can be rotated 360 degrees relative to the central support and allows you to turn the CB €C plane perpendicular to the front side to the wind direction at a favorable wind speed, or turn it end
  • the system of louvre grille plates located on both sides of the wind turbines allows you to adjust the direction and strength of the air flow.
  • these grilles can completely cover the working space of wind turbines from exposure to the sun, wind, rain, snow or hail, preventing damage or icing, as well as creating comfortable conditions for the work of maintenance personnel.
  • the highest priority for power generation is the use of well-known low-speed multi-blade wind generators, the design of which allows you to generate electricity without loss of useful power in gearboxes that increase the speed of the generator.
  • neodymium magnets or electromagnets with external magnetization
  • induction coils with a minimum gap between the stator ring and the rotor magnets.
  • the diameter of the wind rotor provides sufficient angular velocity to generate electricity even in light winds.
  • the invention relates to wind power stations of increased power and resistance to destructive wind speeds for converting the kinetic energy of the wind into mechanical, thermal or electrical energy, with minimal use of the land area occupied during the construction and operation of the station, which is achieved by placing wind turbines of various types on a rigid carrier structures in the form of a wall in the path of the wind, but at the same time providing good penetration of air masses without loss of wind speed and the effect of supporting the air flow.
  • a horizontal gearless wind generator similar to Windtronics (Fig. 8), in which strong neodymium permanent magnets are fixed at the ends of the blades, and stator coils are mounted along the rim.
  • the rotor is also a direct drive generator for the windmill.
  • the declared annual output is from 1500 to 2750 kWh of electricity.
  • the turbine Due to the rigid structure, the turbine can withstand wind speeds up to 62.6 m/s and the noise level - no more than 35 dB.
  • the diameter and power of the wind wheel can be significantly increased due to the rigid and durable design of the bearing elements and the presence of a protective louvre grille that allows you to adjust the direction and strength of the wind.
  • a characteristic feature of the present invention is to provide a wind farm that largely overcomes the shortcomings in existing wind farms and wind turbines mentioned above.
  • Another feature of the present invention is the provision of a wind farm, characterized in that its design allows capturing the maximum possible amount of wind energy per unit area of a row of wind turbines.
  • Another feature of the present invention is the provision of a wind farm, characterized in that the ability to adjust the wind penetration of a wall from a number of windmills allows it to be operated both at low wind speeds themselves and at hurricane and storm wind speeds.
  • Another feature of the present invention is the provision of a wind farm, characterized in that it can operate in any wind direction and in any direction of rotation of wind turbines, changing its position in space by only 90 ° relative to the central support in the horizon plane, when its support rings can be represented in form, two oppositely located,
  • Another feature of the present invention is the provision of a wind farm, characterized in that the commissioning of the station can be carried out as soon as the installation of individual wind turbines is ready.
  • Another feature of the present invention is to provide a wind farm, characterized in that during power generation, the gap between the stator coils and the rotor magnets can be adjusted automatically, which will adjust the load and reduce the moment of rotor breaking at low wind speed.
  • Another feature of the present invention is the provision of a wind farm, characterized in that for the construction of SVES of various capacities, it is enough to change the dimensions of structural elements by simply scaling or changing the number of wind turbines used.
  • Another feature of the present invention is the provision of a wind farm, characterized in that the installation, repair and maintenance of the wind farm can be carried out by their own lifting mechanisms at any time and with
  • Another feature of the present invention is the provision of a wind farm, characterized in that it provides quick, easy and safe access to all nodes, mechanisms and components of the structure due to the possibility of installing freight elevators and placing technological passages and rooms for storing spare parts, lubricants, consumables. tools and devices, inside horizontal load-bearing structural elements.
  • Another feature of the present invention is the provision of a wind farm, characterized in that its operation can be carried out by an automatic module of a programmable controller, using information about the direction and strength of the wind, humidity and air temperature from sensors located around the station at a distance sufficient to timely prepare the station for changing conditions weather.
  • Another feature of the present invention is the provision of a wind farm, characterized in that it, being all in limbo, occupies a minimum of land area, without creating obstacles for the use of agricultural land, grazing, laying roads, residential and outbuildings.
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) Another feature of the present invention is the provision of a wind farm, characterized in that due to the use of low-speed wind turbines, low noise and vibration levels, it can be used on the roofs of residential and industrial buildings.
  • Another feature of the present invention is the provision of a wind farm characterized in that it can be used on floating platforms and on conversions of decommissioned merchant marine ships.
  • the present invention in a broad sense provides AECS, which includes a central support and several outer supports located radially in a circle from the central support and having protrusions for placing on them a support ring, or several support rings on an equal distance above each other, with a multi-tiered design of SVES.
  • the central support also has protrusions for the movement of internal rollers on them or for placing thrust bearings on them, to enable the SVES to turn when the wind direction changes.
  • the rigid supporting structure of the SVES consists of a vertical casing of the central support, vertical side bearing elements and horizontal bearing elements of a rhomboid section, dividing the SVES into tiers and serving to direct and compact the air flow in the working area of wind turbines.
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26)
  • the direction and strength of the air flow can be regulated or completely blocked during: repair, maintenance of wind turbines or in case of hurricane force of the wind, a grill consisting of louver plates on both sides of the wind turbines
  • the technical result in the use of a wind power plant is to capture the maximum possible area of moving air masses with one installation, with minimal use of the land area and minimal impact on the environment and the environment, high installation strength, reliability and low noise level during operation, ease of installation, operation , maintenance and repair without involving a high-altitude specialist. technicians and specialists.
  • the independence of each individual element of the wind power plant allows installation and commissioning as soon as it is ready and increasing the number of new elements, due to the growing need for additional power.
  • Each individual element of the wind power plant can be, in case of need for repair or maintenance, isolated from the effects of environmental phenomena - wind, sun, precipitation. The wind speed can be limited if the allowed values are exceeded. In the case of electricity generation, the possibility of gearless generation greatly simplifies and reduces the cost of obtaining clean energy.
  • Figure 1 is a front view.
  • Figure 2 is a side view.
  • Figure 7 is a top view with a reduced version of the support rings.
  • Wind turbines 4 are placed in rows, at an equal distance from one another, in one or more tiers, in a rigid frame consisting of 3 horizontal and 11 vertical bearing elements.
  • the rigid frame of the SVES is supported by internal rollers 9 on the annular protrusion 7 of the central support 6, and by external rollers 10 it is supported by support rings 2, which are held on the outer supports 1, with the possibility of rotation of the SVES in a horizontal plane, relative to the central support 6, for orientation by an electromechanical drive, the frontal plane of the wind farm, or perpendicular to the direction of wind movement, for the most efficient use of wind energy, or to turn the wind farm with its end side, to minimize the windage at an emergency wind speed.
  • information about the strength and direction of the wind, air temperature and humidity comes from wind parameters sensors 15 located both at the station itself and around the SVES at a distance sufficient to automatically or manually prepare the station for changing weather conditions.
  • the wind is directed to the working area of the wind turbines 4 by the louvres 5 and horizontal bearing elements 3 having a rhomboid cross section, due to which the air flow is compacted and accelerated in the working area of the wind turbines 4 and after a collision with the blades of the wind turbines, giving off the kinetic energy of the wind, rushes into the expanding low pressure area downstream of wind turbines.
  • the wind turbine can rotate in any direction and, therefore, for the operation of the SVES, it is sufficient to be able to rotate in the horizontal plane by 90 ° relative to the central support (Fig. 7) with an abbreviated version of the support rings.
  • louver grilles made of louver 5 plates are designed, located on both sides of the wind turbines 4. Also, louver grilles 5 allow you to completely close the working space in the area of repair and maintenance of wind turbines 4, from direct impact wind and atmospheric precipitation during the work.
  • each tier on each wing of the SVES is equipped with 13 lifting mechanisms, and the central support and side supports are equipped with passenger-and-freight elevators and emergency ladders.
  • the central support 6 is closed from the effects of atmospheric precipitation, by a casing 8 with a cap 12 and serves as a vertical bearing element of the SVES, connecting the horizontal elements 3 of the right and left wings of the SVES.

Abstract

Заявленное изобретение относится к области ветроэнергетики. Предложенная стеновая ветроэнергетическая станция содержит жесткий каркас из горизонтальных (3) и вертикальных (8, 11) несущих элементов, выполненный с возможностью поворота на 360° относительно центральной опоры (6) при помощи электромеханического привода. Наружными катками (10), закрепленными с наружной стороны вертикальных (11) несущих элементов, каркас опирается на опорное кольцо (2), которое закреплено горизонтально на наружных опорах (1), с возможностью перемещения по указанному опорному кольцу (2). Внутренними катками (9), закрепленными с внутренней стороны кожуха (8) центральной опоры (6), каркас опирается на горизонтальный кольцевой выступ (7) центральной опоры (6), с возможностью перемещения по указанному кольцевому выступу (7). При этом наружные опоры (1) установлены по кругу на равном расстоянии друг от друга и от центральной опоры (6), а кожух (8) центральной опоры (6) одновременно является и вертикальным несущим элементом каркаса, деля каркас на правое и левое крыло, с закрепленными на каждом из них в ряд, на равном расстоянии друг от друга, ветродвигателями (4), выполненными с возможностью перекрытия их рабочей зоны частично или полностью решетками из пластин (5) жалюзи или регулирования с их помощью направления и силы ветра в автоматическом или ручном режиме, согласно показаниям датчиков (15) параметров ветра, при этом решетки жалюзи расположены по обеим сторонам от ветродвигателей (4).

Description

Стеновая ветроэнергетическая станция
Настоящее изобретение относится к ветроэнергетике.
СВЕС, представляет собой комплекс из однотипных ветродвигателей различного вида преобразования и использования энергии ветра, объединённых в одну общую систему жёстким каркасом в виде стены, состоящей из горизонтальных и вертикальных несущих элементов конструкции и разделяющейся по средине на правое и левое крыло центральной опорой, в виде круглой колонны с круговыми выступами , при многоярусной конструкции, для движения по этим выступам внутренних опорных катков несущей конструкции, либо размещения там упорного подшипника. Вертикальные несущие элементы, правого и левого крыла несущей конструкции, опираются наружными катками на опорные кольца, поддерживаемые наружными опорами, располагающимися по кругу на равном расстоянии от центральной опоры. Опираясь на наружные и внутренние катки, вся несущая конструкция СВЭС может поворачиваться, относительно центральной опоры на 360 градусов и позволяет разворачивать плоскость СВ€С перпендикулярно фронтальной стороной к направлению ветра при благоприятной скорости ветра, либо разворачивать её торцевой
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) стороной параллельно направлению движения ветра при штормовой скорости ветра, для снижения опасности повреждения станции.
Также корректировать направление и силу воздушного потока позволяет система пластин решётки жалюзи, расположенных с обеих сторон ветродвигателей. В случае необходимости ремонта, обслуживания или неблагоприятных погодных условий - эти решётки могут полностью закрывать рабочее пространство ветродвигателей от воздействия солнца, ветра, дождя, снега или града, препятствуя их повреждению или обледенению, а так же, создавая комфортные условия для работы обслуживающего персонала.
Наиболее приоритетным, для выработки электроэнергии, является применение известных тихоходных многолопастных ветрогенераторов, конструкция которых позволяет вырабатывать электроэнергию без потерь полезной мощности в редукторах, повышающих обороты генератора. Для этого, на концах лопастей ветроротора, по кругу располагаются неодимовые магниты (либо электромагниты с внешним подмагничиванием). А на кольце статора располагаются, на равном расстоянии друг от друга, индукционные катушки с минимальным зазором между кольцом статора и магнитами ротора. При этом, диаметр ветроротора обеспечивает достаточную угловую скорость для генерации электроэнергии даже при слабых ветрах.
Размещение большого числа ветродвигателей компактно на одной станции, значительно упрощает к ним доступ для осмотра, ремонта и обслуживания.
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретение относится к ветроэнергетическим станциям повышенной мощности и устойчивости к разрушающим скоростям ветра для преобразования кинетической энергии ветра в механическую, тепловую или электрическую энергию, при минимальном использовании территории земельного участка , занимаемой при строительстве и эксплуатации станции, что достигается при размещении ветрогенераторов различных типов на жёсткой несущей конструкции в виде стены на пути ветра, но, при этом, обеспечивающей хорошую проникаемость воздушных масс без потери скорости ветра и эффекта подпирания воздушного потока.
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Все известные модели ветродвигателей, ветротурбин с горизонтальными и вертикальными осями вращения маломощны в сравнении с ТЭС и АЭС, но дороги в строительстве, обслуживании и имеют малый срок службы. Попытки увеличения мощности путём простого увеличения размеров, достигли разумных и безопасных пределов высоты и диаметра сметаемой площади. Но, при этом, увеличивается опасный уровень вредного воздействия инфразвуковых частот создаваемого шума и необходимость ограничений по присутствию людей и животных на значительно большей площади охранной территории.
Различия в направлениях и скоростях ветра на разных высотах - так же отрицательно сказываются на производительности и устойчивости сверхвысоких ветряков.
Транспортировка и монтаж крупногабаритных неразборных элементов ветряков - так же является сложной технической задачей, потому как не везде дороги обладают нужной пропускной способностью, а монтаж крупных элементов возможен только при полном безветрии в зонах повышенной ветренной активности.
При пожаре на большой высоте, в ветреную погоду невозможно использовать наземную и воздушную противопожарную технику, а воду, при отрицательных температурах, сложно поддерживать в жидком состоянии в системах пожаротушения в неотапливаемых помещениях.
Простое увеличение парка маломощных ветряков, также приводит к значительному удорожанию произведённой энергии в
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) связи с увеличением общей стоимости оборудования, затрат на обслуживание и ремонты, ограничения в использовании значительных площадей территории земельных участков, ввиду вредного воздействия инфразвука на человека и животных.
Наиболее близким к предлагаемому проекту, является разработка Норвежской компании Greentech, которая представила плавающую группу ветряных турбин высотой 324 м. Утверждается, что эта инновация будет способна обеспечить энергией до 80000 домохозяйств.
Система была разработана норвежской компанией Wind Catching Systems (WCS) , которая заявляет, что их новая ветряная турбина может генерировать в пять раз больше энергии, чем крупнейшие автономные ветряные турбины в мире.
Она представляет собой большой металлический каркас в виде стены (фиг.9), на котором крепятся небольшие турбины (более 100 шт.)
При этом, предполагается, что одна такая система будет иметь в 2-2,5 раза большую активную площадь лопастей, чем самая большая в Мире ветряная турбина Vestas V236 мощностью 15 МВт.
При этом прочность и устойчивость конструкции штормовым ветрам ни чем не подкреплена. Доступность персонала к ремонту и обслуживанию ветротурбин связана с большими неудобствами и риском. Доставка запасных частей и материалов на высоту без вспомогательной высотной техники в ветреную погоду невозможна.
Никакой защиты при ураганных ветрах и обледенении не предусмотрено.
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) Все эти и многие другие недостатки, на решение которых направлено заявляемое изобретение по созданию ветроэнергетической станции, повышенной прочности и безопасности в работе, способной сохранять работоспособность при любых условиях погоды, быть ремонтнопригодной со свободным доступом ко всем компонентам в любое время и при любых погодных условиях, а по мощности превосходить все известные аналоги за счет возможности использовать значительно превосходящую активную площадь лопастей ветрогенераторов с безредукторной конструкцией генерации электроэнергии, компактно вмонтированных в одну установку, при минимальном использовании площади земельных участков.
При этом, все компоненты СВЭС имеют стандартные размеры и не требуют специальных транспортных средств для доставки их к месту установки.
Для производства электроэнергии на СВЭС, целесообразно использование горизонтального безредукторного ветрогенератора подобного Windtronics (фиг.8), в котором на концах лопастей закреплены сильные неодимовые постоянные магниты, а по ободу смонтированы статорные катушки. При таком решении ротор одновременно является и генератором прямого привода для ветряка. При диаметре ротора 1,8 метра, заявленная годовая производительность от 1500 до 2750 кВт/ч электроэнергии. Благодаря жесткой конструкции, турбина выдерживает скорость ветра до 62,6 м/сек., а уровень шумов - не более 35 дБ. При использовании на СВЭС, диаметр и мощность ветроколеса могут быть значительно увеличены, благодаря жесткой и прочной конструкции несущих элементов и наличия защитной решетки жалюзи, позволяющей регулировать направление и силу ветра.
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Характерной особенностью настоящего избретения является обеспечение ветростанции, в которой в значительной мере преодолены недостатки в существующих ветростанциях и ветродвигателях, упомянутых выше.
Другой особенностью настоящего изобретения обеспечение ветростанции, отличающейся тем, что ее конструкция позволяет улавливать максимально возможное количество энергии ветра на единицу площади ряда ветряков.
Другой особенностью настоящего изобретения обеспечение ветростанции, отличающейся тем, что возможность регулировки проникаемости ветром стены из ряда ветряков, позволяет эксплуатировать ее как при самих малых скоростях ветра, так и при ураганных и штормовых скоростях ветра.
Другой особенностью настоящего изобретения является обеспечение ветростанции, отличающейся тем, что она может работать при любом направлении ветра и при любом направлении вращения ветродвигателей, изменяя свое положение в пространстве всего на 90° относительно центральной опоры в плоскости горизонта, когда её опорные кольца могут быть представлены в виде, двух противоположно расположенных,
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) относительно центральной опоры, сегментов с угловой величиной в 90° (фиг.7).
Другой особенностью настоящего изобретения является обеспечение ветростанции, отличающейся тем, что запуск в экплуатацию станции может осуществляться по мере готовности монтажа отдельных ветродвигателей.
Другой особенностью настоящего изобретения является обеспечение ветростанции, отличающейся тем, что при производстве электроэнергии, зазор между катушками статора и магнитами ротора может регулироваться в автоматическом режиме, что позволит регулировать нагрузку и снижать момент страгивания ротора при низкой скорости ветра.
Другой особенностью настоящего изобретения является обеспечение ветростанции, отличающейся тем, что для строительства СВЭС различной мощности достаточно изменять размеры конструктивных элементов путём простого масштабирования или изменения количества используемых ветродвигателей.
Другой особенностью настоящего изобретения является обеспечение ветростанции, отличающейся тем, что монтаж, ремонт и обслуживание ветростанции может осуществляться собственными подъемными механизмами в любое время и при
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) любих погодных условиях, закрывая рабочее пространство в месте проведения работ, решётками жалюзи.
Другой особенностью настоящего изобретения является обеспечение ветростанции, отличающейся тем, что она обеспечивает быстрый, легкий и безопасный доступ ко всем узлам, механизмам и компонентам конструкции благодаря возможности установки грузовых лифтов и размещения технологических проходов и помещений, для хранения запасных частей, смазочных, расходных материалов , инструментов и приспособлений, внутри горизонтальных несущих конструктивных элементов.
Другой особенностью настоящего изобретения является обеспечение ветростанции, отличающейся тем, что ее работа может осуществляться автоматическим модулем программируемого контролера, используя информацию о направлении и силе ветра, влажности и температуре воздуха от датчиков, расположенных вокруг станции на расстоянии, достаточным для своевременной подготовке станции к изменяющимся условиям погоды.
Другой особенностью настоящего изобретения является обеспечение ветростанции, отличающейся тем, что она , находясь вся в подвешенном состоянии, занимает минимум земельной площади , не создавая препятствий для использования земель сельскохозяйственного назначения, выпаса скота, прокладки дорог, жилых и хозяйственных построек.
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) Другой особенностью настоящего изобретения является обеспечение ветростанции, отличающейся тем, что благодаря использованию тихоходных ветродвигателей, низкому уровню шума и вибрации, может использоваться на крышах жилых и производственных зданий.
Другой особенностью настоящего изобретения является обеспечение ветростанции, отличающейся тем, что может использоваться на плавучих платформах и на переоборудованью судах торгового флота, выведенных из эксплуатации.
В соответствии с особенностями, перечисленными выше, настоящее изобретение в широком смысле обеспечивает СВЭС, включающую в себя центральную опору и несколько наружных опор, расположенных радиально по кругу от центральной опоры и имеющими выступы, для размещения на них опорного кольца, либо нескольких опорных колец на равном расстоянии друг над другом, при многоярусной конструкции СВЭС.
Центральная опора так же имеет выступы для движения по ним внутренних катков или размещения на них упорных подшипников, для обеспечения возможности разворота СВЭС при изменении направления ветра .
Жесткая несущая конструкция СВЭС состоит из вертикального кожуха центральной опоры, вертикальных боковых несущих элементов и горизонтальных несущих элементов ромбообразного сечения, разделяющими СВЭС на ярусы и служащими для направления и уплотнения воздушного потока в рабочей зоне ветродвигателей.
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) Направление и сила воздушного потока может регулироваться или полностью перекрываться при: ремонте, обслуживании ветродвигателей или при ураганной силе ветра, решеткой состоящей из пластин жалюзи с обоих сторон ветродвигателей
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) ТЕХНИЧЕСКИЙ РЕЗУЛЬТАТ
Технический результат в использовании ветроэнергетической станции заключается в захвате максимально возможной площади движущихся масс воздуха одной установкой, при минимальном использовании площади землельного участка и минимальном влиянии на окружающюю среду и экологию, высокая прочность установки, надежность и низкий уровень шума при работе, простота в монтаже, эксплуатации, обслуживании и ремонте без привлечения высотной спец. техники и специалистов. Независимость каждого отдельного элемента ветроэнергетической станции, позволяет вести монтаж и ввод в эксплуатацию по мере готовности и наращивания числа новых элементов, всвязи с ростом потребности дополнительной мощности. Каждый отдельный элемент ветроэнергетической станции может быть, в случае необходимости ремонта или обслуживания, изолирован от воздействия явлений внешней среды - ветра, Солнца, атмосферных осадков. Скорость ветра может быть ограничена, в случае превышения допустимых значений. В случае генерирования электроэнергии, возможность безредукторной генерации, значительно упрощает и удешевляет получение экологически чистой энергии.
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) Сущность изобретения ветроэнергетической станции поясняется чертежами, которые не охватывают и, тем болем не ограничивают весь объём притязаний данного технического решения, а являются только иллюстрирующими материалами частного случая исполнения:
На фиг.1 - вид спереди.
На фиг.2 - вид сбоку.
На фиг.З - вид сверху.
На фиг.4 - разрез А-А.
На фиг.5 - разрез Б-Б.
На фиг.6 - разрез В-В.
На фиг.7 - вид сверху при сокращённом варианте опорных колец.
На фиг.8 - ветрогенератор Windtronics
На фиг.9 - ветростанция Wind Catching Systems (WCS)
На фиг.10 - СВЭС - вид на местности.
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) Где на фигурах: . Наружная опора. . Опорное кольцо. . Горизонтальный несущий элемент. . Ветродвигатель. . Пластина жалюзи. . Центральная опора. . Кольцевой выступ центральной опоры.. Кожух центральной опоры. . Внутренние катки. 0. Наружные катки. 1. Вертикальный несущий элемент. 2. Колпак центральной опоры. 3. Подъёмный механизм. 4. Технологический проход. 5. Датчик параметров ветра.
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) Работает СВЭС следующим образом:
Ветродвигатели 4 размещаются рядами, на равном расстоянии один от другого, в один или несколько ярусов, в жёстком каркасе, состоящем из горизонтальных 3 и вертикальных 11 несущих элементов. Жёсткий каркас СВЭС опирается внутренними катками 9 на кольцевой выступ 7 центральной опоры 6 , а внешними катками 10 опирается на опорные кольца 2, которые удерживаются на наружных опорах 1, с возможностью вращения СВЭС в горизонтальной плоскости, относительно центральной опоры 6, для ориентации электромеханическим приводом, фронтальной плоскостью ветростанции, либо перпендикулярно направлению движения ветра, для максимально эффективного использования энергии ветра, либо для поворота ветростанции торцевой стороной, для максимального снижения парусности при аварийно опасной скорости ветра. При этом, информация о силе и направлении ветра, температуре и влажности воздуха, поступает от датчиков параметров ветра 15, расположенных как на самой станции, так и вокруг СВЭС на расстоянии, достаточном, для того, что бы в автоматическом или ручном режиме подготовить станцию к изменяющимся условиям состояния погоды.
Ветер, направляется в рабочую зону ветродвигателей 4, решётками жалюзи 5 и горизонтальными несущими элементами 3, имеющими ромбообразное сечение, благодаря чему, воздушный поток уплотняется и ускоряется в рабочей зоне ветродвигателей 4 и после столкновения с лопастями ветродвигателей, отдав кинетическую энергию ветра, устремляется в расширяющуюся зону с пониженным давлением за ветродвигателями. При этом
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) происходит преобразование кинетической энергии ветра во вращательное движение ветродвигателя.
Для преобразования вращательного движения ветродвигателей в электрическую энергию целесообразно применение тихоходных, бесшумных турбин безредукторной генерации с размещением сильных неодимовых постоянных магнитов на концах лопастей ветроротора и индукционных катушек статора, с возможностью регулировки воздушного зазора между ротором и статором, что позволяет обеспечить момент страгивания ветротурбины при скорости ветра 0,2 м/с, а при скорости 0,8 м/с турбины начинают вырабатывать ток.
При этом, для генерирования электроэнергии ветротурбина может вращаться в любую сторону и, поэтому для работы СВЭС достаточно иметь возможность поворота в горизонтальной плоскости на 90° относительно центральной опоры (фиг. 7) при сокращённом варианте опорных колец.
Так же, для регулирования силы и направления воздушного потока предназначены решётки из пластин жалюзи 5, расположенные с обеих сторон от ветродвигателей 4. Так же, решётки жалюзи 5, позволяют полностью закрыть рабочее пространство в зоне работ по ремонту и обслуживанию ветродвигателей 4, от прямого воздействия ветра и атмосферных осадков во время проведения работ.
Для облегчения ремонтных работ, каждый ярус на каждом крыле СВЭС, оборудован подъёмными механизмами 13, а центральная опора и боковые опоры - оборудуются грузопассажирскими лифтами и аварийными лестницами.
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) Центральная опора 6 закрыта от воздействия атмосферных осадков, кожухом 8 с колпаком 12 и служит вертикальным несущим элементом СВЭС, соединяя на себе горизонтальные элементы 3 правого и левого крыла СВЭС.
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Стеновая ветроэнергетическая станция (СВЭС), включающая, смонтированный жесткий каркас из горизонтальных и вертикальных несущих элементов, с возможностью поворачивать при помощи электромеханического привода, каркас СВЭС на 360° относительно центральной опоры, опираясь наружными катками, которые закреплены с наружной стороны вертикальных несущих элементов каркаса и имеющие возможность перемещать каркас СВЭС по опорному кольцу, закрепленному горизонтально на наружных опорах, которые установленны по кругу на равном расстоянии друг от друга и от центральной опоры, на которой так же имеется горизонтальный кольцевой выступ , для перемещения по нему внутренних катков, закрепленных с внутренней стороны кожуха центральной опоры, при этом кожух одновременно служит и вертикальным несущим элементом для каркаса СВЭС, деля каркас на правое и левое крыло, с закрепленными на нём в ряд, на равном расстоянии друг от друга, ветродвигателями, рабочая зона которых, частично или полностью может быть закрыта решетками из пластин жалюзи, от воздействия ветра или, с их помощью, направление и сила ветра может регулироваться в автоматическом или ручном режиме, согласно датчиков параметров ветра, при этом решетки жалюзи располагаются по обеим сторонам от ветродвигателей.
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
2. Стеновая ветроэнергетическая станция по п.1, отличается тем, что она может быть многоярусной, при этом опорные кольца на наружных опорах и кольцевые выступы на центральной опоре располагаются на равном расстоянии и одно над другим.
3. Стеновая ветроэнергетическая станция по п.1, отличается тем, что ее опорные кольца ограничены сегментами с углом в 90°, противоположно расположенными относительно центральной опоры, при этом, ветродвигатели могут работать в обоих направлениях.
4. Стеновая ветроэнергетическая станция по п.1, отличается тем, что для выработки электроэнергии используются безредукторные генераторы прямого привода на постоянных магнитах, расположенных на концах лопастей ротора и индукционных катушках на кольце статора.
5. Стеновая ветроэергетическая станция по п.1, отличается тем, что монтируется на крыше высотного здания.
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
6. Стеновая ветроэергетическая станция по п.1, отличается тем, что используется как компрессор для сжатия и перекачки газов.
7. Стеновая ветроэергетическая станция по п.1, отличается тем, что используется как насос для перекачки жидкостей.
8. Стеновая ветроэергетическая станция по п.1, отличается тем, что при многоярусной конструкции, оборудуется грузопассажирскими лифтами.
9. Стеновая ветроэергетическая станция по п.1, отличается тем, что горизонтальные несущие элементы имеют ромбообразный профиль и работают как ветроотражающие экраны и имеют технологические проходы.
10. Стеновая ветроэергетическая станция по п.1, отличается тем, что вместо внутренних катков могут использоваться упорные подшипники.
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
PCT/UA2021/000094 2021-08-18 2021-11-16 Стеновая ветроэнергетическая станция WO2023022695A1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UAA202104724 2021-08-18
UAA202104724 2021-08-18

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023022695A1 true WO2023022695A1 (ru) 2023-02-23

Family

ID=85239702

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/UA2021/000094 WO2023022695A1 (ru) 2021-08-18 2021-11-16 Стеновая ветроэнергетическая станция

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2023022695A1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116835006A (zh) * 2023-06-30 2023-10-03 送飞实业集团有限公司 一种具有防滑效果的铝合金停机坪

Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE742242C (de) * 1939-10-26 1943-11-26 Licht Und Kraft Ag Elektrisches Windkraftwerk
BE901067A (fr) * 1984-11-16 1985-03-15 Illiadis Antonios Eolienne a axe vertical et a capteurs coniques ou pyramidaux et a systeme de protection contre les vents violents.
JP2001050149A (ja) * 1999-05-31 2001-02-23 Sanyo Giken Kogyo Kk 風力発電装置
US20030170123A1 (en) * 2002-03-07 2003-09-11 William E. Heronemus Vertical array wind turbine
CN101000039A (zh) * 2006-12-27 2007-07-18 东北电力大学 屋顶风力发电装置
UA83301C2 (ru) * 2006-11-10 2008-06-25 Іван Олексійович Адаменко Ветровая электроустановка
CN201113677Y (zh) * 2007-10-06 2008-09-10 韩学志 轴流式永磁发电机
EP2447522A1 (en) * 2010-10-29 2012-05-02 Cheng-Wei Yang Contra-rotating generator
CN102817788A (zh) * 2012-08-29 2012-12-12 杨世松 多元能增力式风光磁发电机组
RU128903U1 (ru) * 2012-04-11 2013-06-10 Общество с ограниченной ответственностью "Простые решения" Ветроэнергетическая установка
CN104279120A (zh) * 2013-07-04 2015-01-14 广州红鹰能源科技有限公司 矩阵式风加速型风力发电机组
DE202014000058U1 (de) * 2014-01-10 2015-04-13 Hailo Wind Systems GmbH & Co. KG Seilführungsanordnung für den Turm einer Windkraftanlage o. dgl.
CN206555071U (zh) * 2016-09-30 2017-10-13 崨豹科技股份有限公司 外罩式流体发电装置
US10451044B1 (en) * 2018-04-03 2019-10-22 Pasquale Lentini Wind turbine array
WO2020098894A1 (en) * 2018-11-15 2020-05-22 Vestas Wind Systems A/S A logistics system for a multirotor wind turbine

Patent Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE742242C (de) * 1939-10-26 1943-11-26 Licht Und Kraft Ag Elektrisches Windkraftwerk
BE901067A (fr) * 1984-11-16 1985-03-15 Illiadis Antonios Eolienne a axe vertical et a capteurs coniques ou pyramidaux et a systeme de protection contre les vents violents.
JP2001050149A (ja) * 1999-05-31 2001-02-23 Sanyo Giken Kogyo Kk 風力発電装置
US20030170123A1 (en) * 2002-03-07 2003-09-11 William E. Heronemus Vertical array wind turbine
UA83301C2 (ru) * 2006-11-10 2008-06-25 Іван Олексійович Адаменко Ветровая электроустановка
CN101000039A (zh) * 2006-12-27 2007-07-18 东北电力大学 屋顶风力发电装置
CN201113677Y (zh) * 2007-10-06 2008-09-10 韩学志 轴流式永磁发电机
EP2447522A1 (en) * 2010-10-29 2012-05-02 Cheng-Wei Yang Contra-rotating generator
RU128903U1 (ru) * 2012-04-11 2013-06-10 Общество с ограниченной ответственностью "Простые решения" Ветроэнергетическая установка
CN102817788A (zh) * 2012-08-29 2012-12-12 杨世松 多元能增力式风光磁发电机组
CN104279120A (zh) * 2013-07-04 2015-01-14 广州红鹰能源科技有限公司 矩阵式风加速型风力发电机组
DE202014000058U1 (de) * 2014-01-10 2015-04-13 Hailo Wind Systems GmbH & Co. KG Seilführungsanordnung für den Turm einer Windkraftanlage o. dgl.
CN206555071U (zh) * 2016-09-30 2017-10-13 崨豹科技股份有限公司 外罩式流体发电装置
US10451044B1 (en) * 2018-04-03 2019-10-22 Pasquale Lentini Wind turbine array
WO2020098894A1 (en) * 2018-11-15 2020-05-22 Vestas Wind Systems A/S A logistics system for a multirotor wind turbine

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116835006A (zh) * 2023-06-30 2023-10-03 送飞实业集团有限公司 一种具有防滑效果的铝合金停机坪
CN116835006B (zh) * 2023-06-30 2023-12-29 送飞实业集团有限公司 一种具有防滑效果的铝合金停机坪

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9453494B2 (en) Building integrated wind energy power enhancer system
US7484363B2 (en) Wind energy harnessing apparatuses, systems, methods, and improvements
US7172386B2 (en) Wind and solar power plant with variable high speed rotor trains
AU2013313164B2 (en) Buildings with wind-energy-conversion systems
DK2456974T3 (en) WIND GENERATOR
US20100187828A1 (en) Wind energy harnessing apparatuses, systems, methods, and improvements
US10280900B1 (en) Omnidirectional building integrated wind energy power enhancer system
EP2937563B1 (en) Wind turbine shadow flicker protection system
CA2734728A1 (en) Column structure with protected turbine
KR20180116418A (ko) 건축물과 결합된 풍력 발전기
WO2023022695A1 (ru) Стеновая ветроэнергетическая станция
WO2010074670A1 (en) Fluid turbine for generating electricity
GB2604735A (en) Wind driven electricity generating apparatus and method of use thereof
US9951752B2 (en) Active aerodynamics mitigation and power production system for buildings and other structures
US20110027062A1 (en) System and method for improved wind capture
RU2539604C2 (ru) Ветроэнергетический комплекс
WO2010134103A2 (en) Wind electric generator
RU114106U1 (ru) Ветроэнергетический модуль
RU2531478C2 (ru) Ветровая турбина
JP5782145B2 (ja) 風力発電装置
WO2010134113A2 (en) Wind electric generator
RU2631587C2 (ru) Парусная горизонтальная ветросиловая турбина
RU2736680C1 (ru) Гелиоветровая энергетическая установка повышенной мощности
JP2015214982A (ja) 風力発電装置
JP2018507352A (ja) 風力発電システム

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: 21954377

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE