СОЛНЕЧНО-ВЕТРЯНАЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ ВЫСОТНОГО БАЗИРОВАНИЯ Российский патент 2015 года по МПК F03D9/00 

Изобретение солнечно-ветряная электростанция высотного базирования (СВЭСВБ) относится к возобновляемым источникам энергии, в частности к энергии Солнца и ветра. СВЭСВБ предназначена для бесперебойного получения электроэнергии в районах со слабыми ветрами 3-5 м/с, и удаленных от традиционной электрической сети. СВЭСВБ может быть использована в качестве электростанций для зарядки электромобилей, снабжения электроэнергией подразделений МО и МЧС полевого базирования, и в других случаях автономного или аварийного электроснабжения объектов социально-бытового назначения. СВЭСВБ также выполняет дополнительную функцию мониторинга окружающей местности. Целью изобретения является создание постоянно функционирующей энергоэффективной солнечно-ветряной электростанции воздушного базирования. Актуальность поставленной цели заключается в том, что на большей территории средней части РФ сложно использовать приземные малые ветра для постоянной выработки электроэнергии по указанному выше предназначению СВЭСВБ, поэтому для получения большей мощности лопастной ветродвигатель необходимо поднимать на максимально возможную высоту, где скорость ветра выше, а также параллельно использовать солнечные батареи для получения дополнительной электроэнергии от солнечной радиации. Известно, что скорость ветра с увеличением высоты можно определить ориентировочно по зависимости V₂/V₁=(H₂/H₁)^k, где V₁ - скорость ветра на высоте 10 м, V₂ - скорость ветра на высоте установки ветродвигателя, H₁ - высота, равная 10 м, Н₂ - реальная высота установки лопастных ветродвигателей, k - коэффициент увеличения скорости ветра (градиент ветра) с увеличением высоты Н₂. Коэффициент к может изменяться в пределах от 0,1 до 0,6 в зависимости от рельефа местности и характеристик ее застройки (см. «Энергия ветра», сайт intersolar.ru). Поставленная цель достигается следующими техническими решениями: обеспечена выработка электроэнергии от лопастных ветродвигателей на высотах от 10 м до 1500 м, что в пределе часто выше нижнего яруса облачного покрова, состоящего преимущественно из слоистых облаков, в качестве аэростата применены два подъемных крыла, выполненных в виде профиля ЭСПЕРО, который обеспечивает большую подъемную силу при малых скоростях ветра; применены два лопастных ветродвигателя, расположенных соосно на неподвижном валу, которые, во-первых, повышают коэффициент использования ветра до 0,7, во-вторых, лопастные ветродвигатели выполнены с тремя (четырьмя или пятью) лопастями, причем эти лопастные ветродвигатели расположены внутри полого цилиндра, представляющего переходную часть от конфузора к диффузору, который, в свою очередь, встроен в среднюю часть внутренней полости усеченного с двух сторон шара; организовано вращение двух лопастных ветродвигателей в противоположные стороны, исключающее влияние гироскопического момента на динамику поворота высотной части конструкции СВЭСВБ на ветер; использован эффект взаимодействия магнитов с различной направленностью намагниченности для облегчения момента страгивания лопастных ветродвигателей, т.е. секторные магниты с диаметральной намагниченностью взаимодействуют с магнитами продольной намагниченности, причем секторные магниты с диаметральной намагниченностью расположены между обмотками, а магниты продольной намагниченности размещены на ободах лопастей двух лопастных ветродвигателей; применены современные пленочные фотоэлектрические модули в виде арсенид-галлиевых солнечных батарей (Ga As, причем здесь идет речь о гетерофотопреобразователях (ГФП) со структурой Al Ga As-Ga As), (см. «О солнечных батареях и солнечной энергии», ), расположенных на внешних поверхностях двух подъемных крыльев, усеченном с двух сторон шаре и конусообразной крыше круглого рабочего помещения; герметичные полости двух подъемных крыльев, имеющих профиль ЭСПЕРО, и усеченного с двух сторон шара заполнены инертным газом Гелием, который также создает подъемную силу, в целях повышения эффективности выработки электроэнергии арсенид-галлиевыми солнечными батареями (Ga As), расположенными на конусообразной крыше рабочего помещения применен круговой параболический концентратор солнечной радиации. Кроме того, используется оператор, который через управляющий компьютер следит за технологией выработки электроэнергии лопастными ветродвигателями и пленочными солнечными батареями. Известно изобретение патент RU №2064603 F03D5/00 от 27.07.1996 Ветроэнергетическая установка, содержащая высотную объемную оболочку, ветродвигатель, прикрепленный к оболочке снизу посредством штанги, центральные и боковые подвижные блоки, неподвижные блоки и автономные лебедки (или электролебедки), установка снабжена гибкими связями-оттяжками. Недостатками данного изобретения являются: большое количество различных блоков и тросов, которые усложняют эксплуатацию установки; автор не описал, как выдвижные конструкции позволяют использовать установку на высотах при изменении направления ветра, анализ представленных рисунков приводит к выводу, что повороту ветродвигателя на ветер будет препятствовать скручивание тросов лебедок; использование энергии солнечной радиации автором не предусматривалось. Известна Высотная ветроэнергетическая установка, патент на полезную модель RU №14458 U1 F03D 9/00 от 27.07.2000, содержащая планера с фюзеляжем, крылом с закрылками, на котором установлены ветродвигатели, и хвостовым оперением, кабель-трос, соединяющий планер с наземным контейнером, в котором размещена система управления, внутри крыла по его размаху выполнен в виде щели сквозной продольный канал, поперек которого в один ряд расположены ветродвигатели, каждый из которых установлен внутри кольцевого обтекателя, а на входе и выходе канала установлены шарнирные створки с возможностью открывания и закрывания канала. Высотная ветроэнергетическая установка также имеет наземный контейнер, который выполнен с возможностью подвески его к планеру, при этом на нем установлены подъемно-маршевые двигатели для вертикального взлета-посадки и горизонтального полета. Основным недостатком этого технического решения является сложность вывода высотной ветроэнергетической установки на заданную высоту, требующая наличие подъемно-маршевого двигателя, а без них - взлетно-посадочной полосы, кроме того, производство этой установки возможно только на заводах, имеющих специальное технологическое оборудование, поэтому, очевидно, и стоимость будет высокой. Известна полезная модель Ветроэнергетическая установка патент №RU 67194 U1 F03D 11/00 от 10.10.2007, содержащая закрепленный на земле трос, аэростат, размещенный внутри аэростата электрогенератор, и диск с закрепленными на нем лопастями, причем аэростат выполнен с каналом по длине, сужающимся в передней части, в канале установлено центральное цилиндрическое тело с закрепленной внутри него осью, диск с лопастями установлен на оси с возможностью вращения, обмотка ротора и обмотка возбуждения ротора генератора закреплены на диске с возможностью вращения вместе с ним, обмотка статора закреплена неподвижно внутри цилиндрического тела по одну сторону, а магнитная система возбуждения генератора - по другую сторону от диска. Недостатком этого технического решения является тот факт, что для получения мощности 3-5 кВт требуется скорость ветра не менее 6 м, при этом диаметр ветроколеса должен быть не менее 9 м. Очевидно, аэростат будет неприемлемых размеров. Известно также, что научно-исследовательская компания Altaeros Energies создала ветряной двигатель Airborne Wind Turbine (AWT), который может парить в воздухе над землей на высоте 100 м (см. сайт ), где 10-метровая конструкция, удерживаемая тросами, будет генерировать энергию, и передавать ее подстанции на земле. Тестовые испытания показали, что новинка может выработать в 2 раза больше энергии, чем наземная турбина. Кроме того, надувное «тело» AWT наполнено Гелием, так что двигатель получился относительно легким, простым в установке или демонтаже. В настоящее время специалисты Altaeros Energies работают над возможностью запускать ветряки на еще большую высоту. Основной недостаток этого ветряного двигателя AWT состоит в том, что конструкцию AWT нельзя автоматически установить строго на ветер, велика вероятность скручивания удерживающего троса, не используется возможность выработки электроэнергии от солнечной радиации. Известна высотная ветроэнергетическая установка, патент США №4165468, 1979 г., в котором турбины поднимаются над поверхностью Земли при помощи аэростата. Однако турбины большой мощности невозможно поднять при помощи аэростата приемлемых размеров. По техническому замыслу наиболее близким к заявленному авторами СВЭСВБ принято изобретение. Сущность изобретения СВЭСВБ представлена на следующих рисунках: на Фиг. 1 показан общий вид СВЭСВБ в исходном положении; на Фиг. 2 показан общий вид СВЭСВБ в рабочем положении, служебное помещение показано в разрезе; на Фиг. 3 изображена высотная часть СВЭСВБ в разрезе; на Фиг. 4 показан общий вид высотной части СВЭСВБ вид сверху; на Фиг. 5 показаны конфузор-диффузор и два лопастных ветродвигателя в разрезе; на Фиг. 6 изображен лопастной ветродвигатель в разрезе, вид по стрелке А-А; на Фиг. 7 изображен вертлюг с опорной подвижной трубой в разрезе; на Фиг. 8 представлены лопасти правого и левого вращения в разрезе, вид Б; на Фиг. 9 представлена принципиальная блок-схема управления и выработки электроэнергии СВЭСВБ. Солнечно-ветряная электростанция высотного базирования содержит следующие составные части и устройства. Несущую высотную объемную герметичную оболочку 2, выполненную в виде двух подъемных крыльев 1, расположенных друг над другом и имеющих аэродинамический профиль ЭСПЕРО (далее подъемные крылья), причем герметичная оболочка 2 выполнена по форме подъемных крыльев 1 и заполнена инертным газом гелием. Объемную алюминиевую арматуру 3, придающую профиль ЭСПЕРО двум подъемным крыльям 1. Силовые алюминиевые стержни 4, соединяющие в единую жесткую конструкцию два подъемных крыла 1 и усеченный с двух сторон шар 5. Силовые алюминиевые стержни 6, жестко соединяющие подъемные крылья 1 и усеченный с двух сторон шар 5 с вертлюгом 54. Герметичную оболочку 7 усеченного с двух сторон шара 5. Объемную алюминиевую арматуру 8, придающую форму усеченному с двух сторон шару 5. Конфузор-диффузор 9, встроенный в среднюю часть внутренней полости 10 усеченного с двух сторон шара 5, причем переходная часть от конфузора к диффузору представляет полый цилиндр 11 конфузора-диффузора 9. Два лопастных ветродвигателя, из которых один правого вращения 12 и второй левого вращения 13 (далее лопастные ветродвигатели), причем эти лопастные ветродвигатели могут иметь три, четыре или пять лопастей аэродинамического профиля. Неподвижный вал 14 лопастных ветродвигателей правого 12 и левого 13 вращений. Подшипники 15 лопастного ветродвигателя правого вращения 12 и подшипник 16 лопастного ветродвигателя левого вращения 13. Крепежные стойки 17 неподвижного вала 14. Обод 18 лопастей аэродинамического профиля 19 лопастного ветродвигателя правого вращения 12. Обод 20 лопастей 21 лопастного ветродвигателя левого вращения 13. Неодимовые магниты продольной намагниченности 22, расположенные соответственно на ободах 18 и 20 лопастей 19 и 21 аэродинамического профиля. Катушки с обмотками провода 23, размещенные на внутренней поверхности полого цилиндра соответственно напротив неодимовых магнитов продольной намагниченности 22, расположенных на ободах 18 и 20. Секторные неодимовые магниты диаметральной намагниченности 24, расположенные между катушками с обмотками провода 23 соответственно напротив неодимовых магнитов продольной намагниченности 22. Пленочные фотоэлектрические модули 25, выполненные из арсенид-галлиевые солнечные батареи (GaAs), расположенные на внешних поверхностях 26 двух подъемных крыльев 1, усеченного с двух сторон шара 5 и конусообразной крыше 27 круглого рабочего помещения 28. На задней кромке подъемных крыльев 1 размещены закрылки 29, которые управляются с помощью микродвигателей 30 с червячным редуктором 31. Датчик угла наклона 32 двух подъемных крыльев 1 относительно горизонта. Камеры наблюдения 33. Сигнальные огни 34. Анемометр высотный 35. Опорную подвижную трубу 36. Направляющую неподвижную трубу 37. Опорные стойки 38 направляющей неподвижной трубы 37. Удерживающий трос 39. Лебедка с электроприводом 40 удерживающего троса 38. Рабочее место оператора 41. Контроллер заряда разряда 42 (КЗР). Электронный контроллер 43. Инвертор 44. Лебедка с электроприводом 45 для электрического кабеля 46. Электрический щит 47. Блок аккумуляторных батарей (БАКБ) 48. Оператор 49. Управляющий компьютер 50. Датчик освещенности 51, размещенный на верхнем подъемном крыле 1. Датчик температуры 52 для контроля температуры окружающей среды. Наземный анемометр 53. Вертлюг 54 является важной сборочной единицей, обеспечивающий надежное функционирование СВЭСВБ по назначению. Вертлюг 54 состоит из следующих частей: крышки 55 верхнего радиально-упорного подшипника 56; болта 57 для крепления радиально упорного подшипника 56; резьбового крепления 58 силовых алюминиевых стержней 4; корпуса 59 вертлюга 54; нижнего радиально упорного подшипника 60; упорной втулки 61; нижней опорной крышки 62; токопередающее устройство 63; токосъемных колец 64; серьги с резьбовым наконечником 65, служащей для соединения удерживающего троса 39 с вертлюгом 54; цилиндрическое тело 66, выполненное из высокопрочной легированной стали. Круговой параболический концентратор солнечной радиации 67. Работа СВЭСВБ осуществляется следующим образом. Из исходного положения опорная подвижная труба 36 находится внутри направляющей неподвижной трубы 37 (Фиг. 1), оператор 49 с рабочего места оператора 41 подает команду, через управляющий компьютер 50 на электронный контроллер 43 и на электропривод лебедки 40, удерживающий трос 39 и на электропривод лебедки 45 электрического кабеля 46. Набегающий поток воздуха (ветер), обтекая профиль ЭСПЕРО двух подъемных крыльев 1, создает подъемную силу, кроме того, герметические оболочки 2, 7, соответственно двух подъемных крыльев 1 и усеченного с двух сторон шара 5 наполнены инертным газом гелием, который также создает дополнительную подъемную силу. Таким образом, эти подъемные силы создают достаточные вертикальные усилия для подъема: конструкции подъемных крыльев 1, силовых алюминиевых стержней 4 (Фиг. 1), усеченного с двух сторон шара 5, внутри которого во внутренней полости 10 и полого цилиндра 11 расположены лопастные ветродвигатели правого 12 и левого 13 вращений, а также вертлюга 54, опорной подвижной трубы 36 и удерживающего троса 39. Высота подъема конструкции определяется оператором 49, который использует зависимость V₂/V₁=(H₂/H₁)^k и значение скорости ветра V₁, определяемого показаниями наземного анемометра 53, установленного на высоте 10 м, при заданной скорости ветра V₂ и показаниям датчика освещенности 51, причем в облачную погоду преимущество отдается показаниям датчика освещенности 51, в ясную погоду преимущество отдается показаниям анемометра высотного 35. После достижения заданной высоты начинается выработка электроэнергии ветродвигателями правого 12 и левого 13 вращений и пленочными фотоэлектрическими модулями 25, выполненными из арсенид-галлиевых солнечных батарей (GaAs), которыми покрыты внешние поверхности 26 двух подъемных крыльев 1, усеченного с двух сторон шара 5 и конусообразной крыше 27 круглого рабочего помещения 28 (Фиг. 2). Следует отметить, что применение пленочных фотоэлектрических модулей 25, выполненных из арсенид-галлиевых солнечных батарей (GaAs), обеспечивает высокую энергоэффективность при температуре до +150°C, а также выработку электроэнергии от рассеянной солнечной радиации. Выработанная электроэнергия по электрическому кабелю 46 через электронный контроллер 43 подается на контроллер заряда-разряда 42 и далее в БАКБ 48 (Фиг. 2). Потребители получают электроэнергию, преобразованную инвертором 44 в переменный ток 220 В 50 Гц, с электрического щита 47 (Фиг 9). Жесткость конструкции подъемных крыльев 1 и усеченного с двух сторон шара 5 обеспечивается соединяющими их силовыми алюминиевыми стержнями 4 (Фиг. 1). Форму ЭСПЕРО подъемным крыльям 1 придают с помощью объемной алюминиевой арматуры 3, а форму усеченному с двух сторон шару 5 и его средней части внутренней полости 10, куда вставляют конфузор-диффузор 9, придает объемная алюминиевая арматура 8. Два подъемных крыла 1 и усеченный с двух сторон шар 5 соединены с вертлюгом 54 с помощью силовых алюминиевых стержней 4 (Фиг. 1). Установка двух подъемных крыльев 1 и усеченного с двух сторон шара 5 на ветер осуществляется за счет смещения центра тяжести (ЦТ) относительно оси вращения а-а (Фиг. 2) на величину h, в этом случае усеченный с двух сторон шар 5 выполняет функцию флюгера. При установке на ветер вся конструкция двух подъемных крыльев 1 и усеченного с двух сторон шара 5 с силовыми алюминиевыми стержнями 4, 6 (Фиг. 1) поворачивается относительно оси вертлюга 54 (ось а-а) (Фиг. 2, 7). Возникающий крутящий момент (M_v), при повороте конструкции двух подъемных крыльев 1 и усеченного с двух сторон шара 5 на ветер (Фиг. 4), действует на: силовые алюминиевые стержни 4, которые жестко скрепляют между собой два подъемных крыла 1 и усеченный с двух сторон шар 5, и силовые алюминиевые стержни 6, которые с помощью резьбовых соединений 58 жестко скрепляют два подъемные крыла 1 и усеченный с двух сторон шар 5 с корпусом 59 вертлюга 54. Корпус 59 под воздействием этого крутящего момента M_v поворачивается на верхнем 56 и нижнем 60 радиально упорных подшипниках относительно тела 66 (Фиг. 7). В этом случае удерживающий трос 39, электрический кабель 46 и силовые алюминиевые стержни 4, 6 не скручиваются, чем обеспечивается надежность передачи выработанной электроэнергии, а также функциональной возможности подъема и опускания конструкции подъемных крыльев 1 и усеченного с двух сторон шара 5, соединенных силовыми алюминиевыми стержнями 4. Крышка 55 служит для удержания верхнего радиально упорного подшипника 56 и его защиты от атмосферных осадков. Болт 57 выполняет функцию удержания внутреннего кольца верхнего радиально упорного подшипника 56 на цилиндрическом теле 66 и воспринимает силовые нагрузки при подъеме или опускании конструкции двух подъемных крыльев 1 и усеченного с двух сторон шара 5, соединенных силовыми алюминиевыми стержнями 4. Нижняя опорная крышка 62 и упорная втулка 61 удерживают нижний радиально упорный подшипник 60. Серьга с резьбовым наконечником 65 служит для соединения удерживающего троса 39 с цилиндрическим телом 66, которое через верхний 56 и нижний 60 радиально упорные подшипники связано с корпусом 59 вертлюга 54. Выработка электроэнергии с помощью лопастных ветродвигателей правого 12 и левого 13 вращений производится следующим образом. Набегающий поток воздуха попадает в конфузорную часть конфузора-диффузора 9, где ускоряется и попадает в полую цилиндрическую часть 11 конфузора-диффузора 9. В полой цилиндрической части 11 конфузора-диффузора 9 на подшипниках 15 и 16 располагаются лопастные ветродвигатели правого 12 и левого 13 вращений, на лопасти аэродинамического профиля которых 19 и 21, соответственно правого и левого вращений, воздействует ускоренный поток воздуха, при этом лопасти аэродинамического профиля 19 и 21 вращаются в противоположные стороны. Противоположное вращение лопастных ветродвигателей правого 12 и левого 13 вращений обеспечивается за счет различной ориентации (установки) лопастей аэродинамического профиля 19 и 21 (Фиг. 8). Противоположное вращательное движение лопастей аэродинамического профиля 19 и 21, при установке конструкции двух подъемных крыльев 1 и усеченного с двух сторон шара 5 на ветер, исключает воздействие гироскопического момента на динамику поворота этой конструкции. Диффузорная часть конфузора-диффузора 9 обеспечивает свободное расширение выходящего воздуха из полой цилиндрической части 11 конфузора-диффузора 9. Рассмотренное техническое решение по установке конструкции подъемных крыльев 1 и усеченного с двух сторон шара 5 на ветер с помощью усеченного с двух сторон шара 5, который выполняет функцию флюгера и исключение воздействия гироскопического момента на динамику поворота за счет правого и левого вращений лопастей аэродинамического профиля 19 и 21 для заявленного изобретения и других подобных устройств является новым. Рассмотрим выработку электроэнергии ветродвигателями правого 12 и левого 13 вращений. Секторные неодимовые магниты продольной намагниченности 22, расположенные на ободах 18, 20, закреплены на лопастях аэродинамического профиля 19, 21 соответственно ветродвигателей правого 12 и левого 13 вращений. При вращении секторных неодимовых магнитов продольной намагниченности 22, они своими магнитными полями пересекают катушки 23 с обмотками провода, при этом вырабатывается электрическая энергия, которая по кабелю 46 поступает на электронный контроллер 43 и далее через КЗР 42 запасается в БАКБ 48 (Фиг. 9). В целях повышения эффективности выработки электроэнергии СВЭСВБ между катушками с обмотками провода 23 установлены секторные неодимовые магниты диаметральной намагниченности 24, которые при вращательном движении своим однородным магнитным полем взаимодействуют с разными магнитными полями секторных неодимовых магнитов продольной намагниченности 22, при этом возникают равные и противоположные силы F₁ и F₂ (Фиг. 3), которые составляют пару сил с моментом M_F. Момент пары сил M_F при воздействии набегающего потока воздуха на лопасти правого 19 и левого лопастей 21 вращений уменьшает момент страгивания лопастных ветродвигателей правого 12 и левого 13 вращений. Следует учитывать расположение полюсов секторных неодимовых магнитов продольной намагниченности 22, расположенных на ободе лопастей аэродинамического профиля 18 лопастного ветродвигателя правого вращения 19 и на ободе лопастей аэродинамического профиля 20 лопастного ветродвигателя левого вращения 21 таким образом, чтобы момент пары сил M_F был направлен в сторону их вращения. Передача выработанной электроэнергии ветродвигателями правого 12 и левого 13 вращений и пленочными фотоэлектрическими модулями 25 с помощью электрического кабеля 46 поступает на подвижное токопередающее устройство 63 и далее на токосъемное кольцо 64, к которому подключен электрический кабель 46. При сильном ветре, его порывах и особенно при восходящих потоках воздуха, на заданной высоте расположения, конструкция двух подъемных крыльев 1, силовых алюминиевых стержней 4 и усеченного с двух сторон шара 5 может испытывать действие больших сил сопротивления F_x1, F_x2 (Фиг. 3), которые могут привести к значительному повышению угла атаки а (Фиг. 3). В этом случае угол атаки а увеличится до критического (примерно более 15°), что создает неоптимальные условия для работы ветродвигателей правого 12 и левого 13 вращений (Фиг. 5). Поэтому применена автоматизированная система, регулирующая положение подъемных крыльев 1 в пределах угла атаки а, который равен 0°-5° относительно горизонта с помощью закрылок 29. Автоматизированная система, регулирующая положение угла наклона подъемных крыльев 1 относительно горизонта, работает следующим образом. Датчик угла наклона 32 настроен на угол атаки а, равный 0°-5°. При изменении этого угла более 5° датчик угла наклона 32 подает команду на микродвигатели 30, которые с помощью червячных редукторов 31 устанавливают закрылки 29 в такое положение, когда угол атаки а подъемных крыльев 1, под воздействием скоростного напора воздуха (ветра), будет в диапазоне 0°-5° относительно горизонта. Предусмотрена возможность управления закрылками. Следует отметить, что моменты M_Fx1, M_Fx2 от сил F_x1 и F_x2 не абсолютно равны друг другу, но действуя по обе стороны от ЦТ, тем самым не в полной мере, но в большей степени компенсируют возникновение опрокидывающего момента М_оп относительно ЦТ (Фиг. 3). Проходящий через конфузор-диффузор 9 набегающий поток воздуха стабилизирует конструкцию двух подъемных крыльев 1, соединенную силовыми алюминиевыми стержнями 4 с усеченным с двух сторон шаром 5 относительно вектора скорости ветра V₂ (Фиг. 1). Кроме того, сила сопротивления F₃, возникающая под воздействием набегающего потока на усеченный с двух сторон шар 5, полностью компенсирует возникновение опрокидывающего момента M_оп, так как линия действия этой силы проходит ниже центра тяжести (ЦТ). Указанные технические решения облегчают работу автоматизированной системы регулирующей положение двух подъемных крыльев 1 в пределах заданного угла атаки, равного 0°-5° относительно горизонта (Фиг. 3). Применение расположенного на конусообразной крыше 27 круглого рабочего помещения 28 параболического концентратора 67 солнечной радиации, целью которого является концентрация солнечной радиации на пленочных фотоэлектрических модулях 25, расположенных на конусообразной крыше 27 круглого рабочего помещения 28, позволяет повысить эффективность выработки электроэнергии пленочными фотоэлектрическими модулями 25. Температура поверхности двух подъемных крыльев 1 контролируется датчиком температуры 52. Таким образом, поставленная цель изобретения создание постоянно функционирующей энергоэффективной солнечно-ветряной электростанции выполнена путем воздушного базирования лопастных ветродвигателей, двух подъемных крыльев и применения современных солнечных батарей размещенных на их внешних поверхностях. Использование СВЭСВБ по назначению соответствует мировой тенденции развития безуглеродной энергетики и охране окружающей среды обитания.

Изобретение солнечно-ветряная электростанция высотного базирования относится к возобновляемым источникам энергии, в частности к энергиям солнца и ветра. Электростанция содержит: два подъемных крыла, расположенных друг над другом и имеющих аэродинамический профиль ЭСПЕРО, герметичную оболочку по форме подъемных крыльев, заполненную инертным газом, объемную алюминиевую арматуру по форме подъемного крыла; силовые алюминиевые стержни, соединяющие в единую жесткую конструкцию два подъемных крыла и усеченный с двух сторон шар, объемную алюминиевую арматуру по форме усеченного с двух сторон шара, герметичную оболочку усеченного с двух сторон шара; конфузор-диффузор, встроенный в среднюю часть внутренней полости усеченного с двух сторон шара, два лопастных ветродвигателя, расположенных внутри полого цилиндра в средней части внутренней полости усеченного с двух сторон шара; неподвижный вал лопастных ветродвигателей, обода лопастей ветродвигателей. Дополнительно электростанция оснащена пленочными фотоэлектрическими модулями, расположенными на внешних поверхностях подъемных крыльев. Изобретение предназначено для бесперебойного получения электроэнергии в районах со слабыми ветрами и удаленных от традиционной электрической сети. 1 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Солнечно-ветряная электростанция высотного базирования, содержащая несущую высотную объемную оболочку, наполненную газом легче воздуха, ветродвигатели и электрические лебедки, удерживающий трос, отличающаяся тем, что несущая высотная объемная герметичная оболочка выполнена в виде двух подъемных крыльев, расположенных друг над другом и имеющих аэродинамический профиль ЭСПЕРО, имеет объемную алюминиевую арматуру подъемных крыльев, герметичную оболочку по форме подъемных крыльев, применены силовые алюминиевые стержни, соединяющие в единую жесткую конструкцию два подъемных крыла и усеченный с двух сторон шар, силовые алюминиевые стержни, жестко соединяющие два подъемных крыла и усеченный с двух сторон шар с вертлюгом, имеется объемная алюминиевая арматура усеченного с двух сторон шара, вертлюг расположен на опорной подвижной трубе, в среднюю часть внутренней полости усеченного с двух сторон шара встроен конфузор-диффузор, причем переходная часть от конфузора к диффузору представляет полую цилиндрическую часть конфузора-диффузора, в полой цилиндрической части конфузора-диффузора размещены соосно двух-, трех-, четырех- или пятилопастные ветродвигатели правого и левого вращений, лопасти аэродинамического профиля ветродвигателей правого и левого вращений установлены на радиально-упорных подшипниках, размещенных на неподвижном валу, неподвижный вал жестко закреплен в крепежных стойках, лопасти ветродвигателей правого и левого вращений имеют аэродинамический профиль, причем аэродинамический профиль лопастей ветродвигателей левого и правого вращений имеет различную ориентацию, неодимовые магниты продольной намагниченности расположены на ободах лопастей аэродинамического профиля, катушки с обмотками провода расположены соответственно напротив неодимовых магнитов продольной намагниченности, применены секторные неодимовые магниты диаметральной намагниченности, расположенные между катушками с обмотками провода, используются пленочные фотоэлектрические модули, выполненные из арсенид-галлиевых солнечных батарей (GaAs), расположенные на внешних поверхностях двух подъемных крыльев, усеченного с двух сторон шара и конусообразной крыше круглого рабочего помещения, применен расположенный на конусообразной крыше круглого рабочего помещения круговой параболический концентратор солнечной радиации, на задней кромке подъемных крыльев размещены закрылки, используются микродвигатели с червячными редукторами для управления закрылками, имеется датчик угла наклона подъемных крыльев, на подъемных крыльях и усеченном с двух сторон шаре размещены камеры наблюдения, используются высотный и наземный анемометры, имеется направляющая неподвижная труба и опорная подвижная труба, организовано рабочее место оператора с управляющим компьютером, датчик освещенности размещен на верхнем подъемном крыле, имеется контроллер заряда разряда, имеется электронный контроллер, имеется инвертор, серьга с резьбовым наконечником служит для соединения удерживающего троса с вертлюгом; цилиндрическое тело выполнено из высокопрочной легированной стали.

2. Солнечно-ветряная электростанция высотного базирования по п. 1, отличающаяся тем, что для контроля температуры окружающей среды используется датчик температуры.