Ветроэнергетическая установка

Описание
Альтернати?вная или “зеленая” энерге?тика
— совокупность перспективных способов получения, передачи и использования возобновляемой энергии, которые представляют интерес из-за выгодности их использования при низком риске причинения вреда окружающей среде. Среди представителей такой энергетики распространены ветрогенераторы.
Ветряки устанавливаются как на суше, так
и в море, недалеко от берега. Многие страны северного полушария делают ставку на использование энергии воздушных потоков на морском побережье, где, как правило, дуют довольно сильные ветры.
Над поверхностью моря и в прибрежных частях
воздушные потоки движутся быстрее и равномернее, чем над сушей. Инженерные замеры свидетельствуют, что от ветряка, расположенного в море, можно получить в полтора-два раза больше энергии, чем дает такая же конструкция, действующая на суше.
Известно, что энергия вырабатываемая ветряком
прямо пропорциональна скорости ветра и его направления. Поэтому при установке ветровых установок с горизонтальной осью принимают во внимание розу ветров либо изготавливают ветряки с возможностью поворота и используют дополнительное оборудование, отслеживающее направление ветра. Это приводит к значительному удорожанию агрегата.
Наряду с победным шествием горизонтально-осевых
установок мегаваттного класса в последние годы вновь пробудился интерес к более простым по конструкции устройствам с вертикальной осью вращения, обладающим рядом неоспоримых достоинств, в т.ч и независимостью от направления ветра.
Ветряные двигатели с вертикальной осью
вращения имеют несколько меньшую эффективность, чем с горизонтальной, поскольку у них, как правило, лишь половина сечения потока набегающего воздуха работает с пользой, попадая на область рабочего хода лопастей. Другая часть диаметрально расположенных лопастей совершает обратный ход двигаясь против потока. Для минимизации потерь лопасти делают в виде полых полуцилиндров. Давление ветра на полуцилиндр, ориентированный к нему вогнутой частью, более чем в 4 раза превышает давление на тот же полуцилиндр, ориентированный к ветру выпуклой частью. При этом площадь сечения тел одинакова. Если полуцилиндры закрепить на траверсе с двух сторон симметрично относительно оси вращения, то при взаимодействии с движущейся воздушной массой появляется крутящий момент, и устройство будет вращаться с некоторой скоростью.
Величина крутящего момента зависит от
разницы усилий, воздействующих на тела, расположенные по разные стороны от оси вращения, а эти усилия определяются скоростью ветра, размерами тел (площадью лобового сечения) и коэффициентом лобового сопротивления. Зато у таких двигателей есть преимущество, которое зачастую играет решающую роль при выборе типа ветряка — они нечувствительны к тому, с какой стороны дует ветер,поэтому имеют только одну жёстко фиксированную ось вращения. Это сразу намного упрощает конструкцию и повышает её надёжность и долговечность.
Переселение ветроэнергетики на морские
просторы дает еще два немаловажных преимущества.
1. Даже при большом волнении моря струи
воздуха над водной поверхностью меньше завихряются, ветровой поток намного равномернее, чем над рельефом суши. Стабилизируется нагрузка на ротор, и этот дорогой и сложный узел станции служит существенно дольше.
2. Ветряки во время работы шумят. Поэтому
люди, живущие и работающие в окрестностях ветроэлектростанций, жалуются на шум, устают от него. В море же такой шум никому не будет мешать.
3. Хозяйственный расчет: зачем отводить
дорогостоящие земли под ветряки, когда они с выгодой могут стоять в море.
4. Ну и, наконец, все экологические выгоды,
которые нельзя подсчитать ни в марках, ни в фунтах, ни в долларах.
Однако режим работы ветрогенераторов с
вертикальной осью характеризуется периодами усиления и ослабления вращения соответственно взаиморасположению плоскости лопастей и направления ветра. Эффективность, энергоемкость и стабильность морских ветроэнергетических установок значительно увеличилась бы, если их снабдить маховиками. Они нивелировали бы переменную составляющую воздушных потоков и выровняли энергоотдачу при изменении нагрузки.
По плотности накапливаемой энергии маховики
не имеют себе равных. На 1 кг устройства хорошие маховики запасают намного больше энергии, чем другие накопители -- электрические, химические. Раскрученный маховик способен развить любую, самую высокую мощность, он может запасти энергию целой электростанции. Ни один из накопителей не в состоянии воспринимать и выделять столько энергии, как маховик. Стоимость накопленной в них энергии самая низкая по сравнению со всеми другими типами накопителей.
Энергоемкость маховика прямо пропорциональна
его массе и скорости вращения. Поэтому маховик должен быть тяжелым (обладать большой массой) и вращаться с громадной скоростью. Однако достижение этих параметров сопряжено с большими конструкторскими трудностями, которые до сих пор препятствуют широкому использованию маховиков. Обеспечение большой массы маховика – это большие габариты и вес. Разгон же до больших скоростей – опасно, т.к. ведет к разрыву самых крепких материалов.
Для решения этих конструктивных противоречий
автор предлагает использовать преимущества моря. Автор изобрел морскую ветроэнегетическую установку МВУ с оригинальным мега-водяным маховиком (know-how). Для ее изготовления не требуется специальных материалов и сложных технологий. Маховик не требует дополнительных габаритов и удачно размещается в опоре МВУ.
Такие энергоустановки будут востребованы
для обеспечения электроэнергией прибрежных поселений, а также буровых и нефтедобывающих морских платформ.
Эта установка может изготавливаться в
двух модификациях :
- собственно энергоустановка
- насос по перекачки воды
Установка может напрямую обеспечивать
электроэнергией, а может работать также в режиме насоса, который будет качать воду из моря в искусственное водохранилище, расположенное на берегу на возвышении (чем выше - тем лучше). Такая система будет выполнять роль аккумулятора энергии и восполнять потери в энергосети в моменты наибольших нагрузок. После накопления определенного обьема воды в водохранилище, будут открываться заслонки и вода стекая вниз в море мощным потоком по специальному руслу будет вращать установленные на ее пути турбины т.н. малой энергетики, давая электроэнергию.
Желательно иметь несколько таких параллельных
энерготандемов: насос-водохранилище. В то время, как вода из одного водохранилища будет стекая в море давать энергию, в это время другой насос (насосы) будет наполнять соседнее хранилище. Так поочередно они будут работать.
Возможен режим работы, когда установка
будет качать воду и одновременно вырабатывать электроэнергию.
Такие ветрогидроаккумуляторы можно использовать
во всех прибрежных городах и поселках, а также при многочисленных островах России.
Например, остро стоит вопрос дефицита электроэнергии
в Крыму для опреснения морской воды. При этом для территории Керченского пролива характерны постоянные ветра до 10 м/c, которые можно будет утилизировать установив там изобретенные МВУ.
Автором разработана конструкция и сделана
компьютерная анимированная 3D-концепт-модель установки. Рабочая компьютерная 3D концепт-модель может быть продемонстрирована при условии соблюдении прав автора.
МВУ являются интеллектуальной собственностью
В. Руденко. Автор готов продать изобретение целиком за разовый платеж + Роялти. Установка является патентночистым изобретением, что позволит продавать лицензии.
Автор также приглашает партнера-инвестора
для совместной коммерциализации проекта, создании структуры (лаборатории) по разработке “зеленых” энергоагрегатов - автор располагает существенным заделом и других инновационных проектов:
- речные проточные энергостанции
- волновые энергостанции
- приливные энергостанции
Изготовление масштабных физических прототипов
концепт-моделей на 3D принтере не займет много времени.

Валерий РУДЕНКО, к.т.н.
Заслуженный Изобретатель России
Заслуженный Изобретатель Молдавии
Москва
Поделиться
Внимание! Не соглашайтесь на предоплату, если не уверены в надежности продавца.
Просмотров: всего: 712, сегодня 1
Москва
Оплата за отклики