ПЕРЕДВИЖНАЯ ВЕТРОЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА Российский патент 2000 года по МПК F03D11/04 

Изобретение относится к ветроэнергетике, а именно к ветроэлектрическим установкам (ВЭУ), и может быть использовано в качестве автономного источника энергии, в частности для снабжения электроэнергией потребителей, удаленных от энергоисточников, таких как геологические партии, пункты отгонного животноводства, передвижные оленеводческие или промысловые бригады и т.п., особенно в северных районах.

Известны ветроэнергетические установки различной мощности для энергоснабжения потребителей в районах с благоприятными ветровыми условиями /1,2/. Ведутся разработки установок большой мощности (мегаватного класса); однако, наибольшее распространение в мире получили ВЭУ малой и средней мощности с горизонтальной осью вращения колеса. ВЭУ малой мощности находят довольно широкое применение, однако, высокая стоимость препятствует дальнейшему распространению их использования. В то же время благоприятные технико-экономические характеристики ВЭУ средней мощности сделали возможным их применение как для изолированных потребителей, так и для работы в многоагрегатных ветроэлектрических станциях (ВЭС), функционирующих в составе энергосистем.

Известны также передвижные ветроэнергетические установки, например описанная в /3/, содержащая ветроколесо с лопастями, генератор, транспортную платформу для перевозки ветроэнергетической установки.

Монтаж данной установки включает транспортировку к месту монтажа составных частей установки и основания, установку ветроколеса и гондолы, последовательный подъем грузоподъемными средствами составных частей установки, опирающихся на транспортную платформу; затем транспортную платформу перемещают на место монтажа до совпадения основания с номинально необходимым положением и временно фиксируют, образовывая при этом арочный проем под силовой обоймой, затем удаляют из проема транспортную платформу, подъем секций мачты осуществляют грузоподъемными средствами.

Однако такая установка практически непригодна для использования в передвижных оленеводческих или промысловых бригадах, для работы которых характерны частые передислокации с одного места на другое, дефицит транспортных средств, суровые природно-климатические условия, удаленность от центральных районов при слабом развитии дорожно-транспортной сети. Дело в том, что транспортная платформа после окончания монтажа ветроэнергетической установки использоваться в условиях оленеводческих или промысловых бригад, как правило, не будет; в то же время для монтажно-демонтажных работ необходимо доставлять специализированную бригаду монтажников, что в значительной мере снижает мобильность установки и практически делает нецелесообразным ее использование в часто перемещающихся бригадах. Кроме того, при отсутствии ветра промысловая бригада не обеспечивается электроэнергией.

Наиболее близким по технической сущности и совокупности существенных признаков к заявляемому техническому решению является устройство, описанное в /4/, взятое в качестве прототипа. Известная передвижная станция содержит роторный ветродвигатель с лопастями и генератор, размещенные на подвижной платформе. В прототипе, по сравнению с предыдущим аналогом, значительно меньше объем монтажных работ, т.к. все узлы постоянно - как в рабочем состоянии, так и в транспортном - смонтированы на платформе, что повышает мобильность установки. Однако для передислокации известной установки также необходимо привлечение дополнительных специальных транспортных средств, дефицитных и экономически невыгодных в условиях оленеводческих бригад. При отсутствии ветра такая установка также не обеспечивает электроэнергией передвижные бригады.

Таким образом, к недостаткам прототипа относятся недостаточная мобильность и недостаточная надежность обеспечения электроэнергией.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в создании передвижной ветроэлектрической установки повышенной мобильности и надежности.

Сущность изобретения состоит в том, что, в отличие от известной передвижной ветроэлектрической установки, содержащей подвижную платформу с размещенными на ней ветроколесом с лопастями и генератором, для решения поставленной задачи согласно изобретению установка имеет дополнительную подвижную самоходную платформу, соединенную с первой платформой, причем на дополнительной платформе размещены вспомогательный генератор с приводом от двигателя внутреннего сгорания и электродвигатель, соединенный с приводом механизма перемещения упомянутой дополнительной платформы, при этом вспомогательный генератор электрически связан с первым генератором и этим электродвигателем. Дополнительная самоходная платформа может быть выполнена, например, в виде рамы с гусеничным ходом и бортовым редуктором с коробкой передач.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, заключается в создании ветроэлектрической установки повышенной мобильности и надежности. К достоинствам заявляемой конструкции ВЭУ также относятся: постоянная готовность ВЭУ для передислокации, устойчивое обеспечение потребителя электроэнергией, в том числе при отсутствии ветра, отсутствие монтажно-демонтажных работ при передислокациях.

Использование заявляемой ВЭУ для обеспечения мобильности и надежности электроснабжения исключает необходимость применения дополнительных транспортных средств и резервных электроустановок с двигателем внутреннего сгорания.

На чертеже изображена схема заявляемой установки.

Установка содержит подвижную платформу 1 (например, на санях), на которой размещены ветроколесо 2 и генератор 3. Платформа 1 соединена сцепкой 4 с дополнительной подвижной платформой 5 на гусеничном ходу 6. На раме платформы 5 размещены вспомогательный генератор 7 с приводом от двигателя внутреннего сгорания 8 и электродвигатель 9, электрически соединенный с генератором 7 и соединенный через коробку передач 10 с редуктором 11 привода гусениц.

Заявляемая ВЭУ работает следующим образом:
Под действием энергии ветра вращается ветроколесо 2 и передает вращение на генератор 3, который вырабатывает и подает потребителю электроэнергию.

При отсутствии ветра или слабом ветре запускается двигатель внутреннего сгорания 8, вращающий генератор 7, который или без помощи генератора 3 (при отсутствии ветра) в полном объеме обеспечивает систему жизнеобеспечения электроэнергией, или в параллельной работе с генератором 3 вырабатывает недостающую часть электроэнергии (при скоростях ветра, недостаточных для генерирования необходимого количества электроэнергии). В этом случае мощность двигателя внутреннего сгорания 8 используется частично и, следовательно, расход топлива уменьшается, что очень важно, т.к. транспортировка топлива на Север обходится очень дорого.

Для обеспечения электроэнергией системы жизнеобеспечения оленеводческой бригады нужна мощность ВЭУ 5 - 10 кВт.

При такой мощности обеспечение устойчивости при сильном ветре без применения растяжек с использованием известных ВЭУ становится задачей технически сложной. В предлагаемой же ВЭУ эта задача решается следующим образом:
Запускается генератор 7 от двигателя внутреннего сгорания 8 и подается напряжение от этого генератора на электродвигатель 9, который через коробку передач 10 и редуктор 11 приводит в движение гусеничный ход 6, с помощью которого ВЭУ устанавливается по ветру с направлением ветра со стороны гусеничного хода. В этом случае вес дополнительной платформы с установленными на ней агрегатами через сцепку 4 предотвращает опрокидывание ВЭУ даже при буровых значениях скорости ветра. Эта операция может производиться и заранее - при получении штормового предупреждения.

Для перемещения установки на новое место дислокации запускается двигателем внутреннего сгорания 8 генератор 7, подается напряжение на электродвигатель 9, который через коробку передач 10 и редуктор 11 приводит во вращение гусеничный ход 6.

При отсутствии ветра, слабом ветре или во время движения часть электроэнергии с генератора 7 отбирается в систему жизнеобеспечения (на отопление, освещение, приготовление пищи и др.). При умеренной скорости ветра во время передвижения систему жизнеобеспечения электроэнергией обеспечивает генератор 3 от ветроколеса 2, также работающего в это время. При сильном ветре ветроколесо 2 выводится из ветрового потока и генератор 3 отключается от системы.

Применение изобретения позволит значительно улучшить условия труда и быта работников оленеводческих и промысловых бригад и будет способствовать повышению производительности труда. Основным потребителем вырабатываемой электроэнергии является система жизнеобеспечения в передвижных жилых домиках (легких балках, смонтированных, как правило, на санях).

Тундровая часть Севера - места обитания оленей - характеризуется отсутствием природного топлива, сильными и продолжительными ветрами (до 50 м/с), сильными морозами (до -58^oC), обуславливающими повышенные тепловые потери в жилых домиках, и продолжительной полярной ночью, требующей практически постоянного освещения.

Для систем жизнеобеспечения очень важно обеспечить постоянство поддержания положительных температур в жилых домиках, т.к. при отрицательных температурах на стенках домиков образуется иней, который при включении обогрева тает, превращаясь затем в лед. При многократном нагреве и охлаждении домик становится непригодным для проживания. Поэтому, одним из главных требований к ВЭУ является надежность и постоянство обеспечения систем отопления электроэнергией.

Использование заявляемой ВЭУ, особенно в северных районах, может дать большой социальный и экономический эффект, выражающийся в значительной экономии топлива и в снижении удельных приведенных затрат. Заявляемая ВЭУ характеризуется повышенной мобильностью и надежностью, улучшением технико-экономических показателей, удобством обслуживания.

Литература:
1. Шефтер Я.И. Использование энергии ветра. - М: Энергоатомиздат, 1983.

2. Зубарев В.В. Использование энергии ветра в районах Севера. - Л.: Наука, 1989.

3. Патент РФ N 2075643, F 03 D 11/04.

4. Авторское свидетельство N 1546700, F 03 D 11/04 (прототип).

Изобретение относится к ветроэнергетике, а именно к передвижным ветроэлектрическим установкам, и может быть использовано в качестве автономного источника энергии, в частности для электроснабжения небольших одиночных потребителей, удаленных от энергоисточников, таких как геологические партии, передвижные оленеводческие и промысловые бригады. Технический результат, заключающийся в создании передвижной ветроэлектрической установки повышенной мобильности и надежности, достигается за счет того, что передвижная ветроэлектрическая установка, содержащая подвижную платформу с размещенными на ней ветроколесом с лопастями и генератором, согласно изобретению имеет соединенную с первой дополнительную платформу, на которой размещены вспомогательный генератор с приводом от двигателя внутреннего сгорания и электродвигатель, соединенный с приводом механизма перемещения этой платформы, при этом вспомогательный генератор электрически связан с первым генератором и упомянутым электродвигателем. Дополнительная платформа выполнена в виде рамы с гусеничным ходом и бортовым редуктором с коробкой передач. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Передвижная ветроэлектрическая установка, содержащая подвижную платформу с размещенными на ней ветроколесом с лопастями и генератором, отличающаяся тем, что она имеет соединенную с первой дополнительную платформу, на которой размещены вспомогательный генератор с приводом от двигателя внутреннего сгорания и электродвигатель, соединенный с приводом механизма перемещения этой платформы, при этом вспомогательный генератор электрически связан с первым генератором и упомянутым электродвигателем. 2. Передвижная ветроэлектрическая установка по п.1, отличающаяся тем, что дополнительная платформа выполнена в виде рамы с гусеничным ходом и бортовым редуктором с коробкой передач.