ВЕТРОВАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ВЫРАБОТКИ ЭЛЕКТРИЧЕСТВА Российский патент 2020 года по МПК F03D3/04 F03D9/20 F03D15/00 

Область техники

Изобретение, ветровая установка для выработки электричества, относится к энергетике и может быть использована в качестве источника электрической энергии.

Уровень техники

Технический результат, решаемый изобретением, обеспечивается не задействованным энергетическим потенциалом ветра.

Ветровая электростанция - это несколько ВЭУ (ветровых энергетических установок), собранных в одном или нескольких местах и объединенных в единую сеть. Крупные ветровые электростанции могут состоять из 100 и более ветрогенераторов. Иногда ветровые электростанции называют «ветровыми фермами» (от англ. Wind farm).

Скорость ветра возрастает с высотой. Поэтому ветровые электростанции строят на вершинах холмов или возвышенностей, а генераторы устанавливают на башнях высотой 30-60 метров. Принимаются во внимание предметы, способные влиять на ветер: деревья, крупные здания и т.д. При строительстве ветровых электростанций учитывается влияние ветрогенераторов на окружающую среду. Законы, принятые в Великобритании, Германии, Нидерландах и Дании, ограничивают уровень шума от работающей ветровой энергетической установки до 45 дБ в дневное время и до 35 дБ ночью. Минимальное расстояние от установки до жилых домов - 300 м. Современные ветровые электростанции прекращают работу во время сезонного перелета птиц.

Известна наземная ветровая электростанция, самый распространенный в настоящее время тип ветровых электростанций. Ветрогенераторы устанавливаются на холмах или возвышенностях. Промышленный ветрогенератор строится на подготовленной площадке за 7-10 дней. Получение разрешений регулирующих органов на строительство ветровой электростанции может занимать год и более. Для строительства необходима дорога до строительной площадки, тяжелая подъемная техника с выносом стрелы более 50 метров, так как гондолы устанавливаются на высоте около 50 метров. Электростанция соединяется кабелем с передающей электрической сетью. Крупнейшей на данный момент ветровой электростанцией является электростанция Альта, расположенная в штате Калифорния, США. Полная мощность - 1550 МВт.

Известна прибрежная ветровая электростанция. Прибрежные ветровые электростанции строят на небольшом удалении от берега моря или океана. На побережье с суточной периодичностью дует бриз, что вызвано неравномерным нагреванием поверхности суши и водоема. Дневной, или морской бриз, движется с водной поверхности на сушу, а ночной, или береговой - с остывшего побережья к водоему.

Известна шельфовая ветровая электростанция. Шельфовые ветровые электростанции строят в море: 10-60 километров от берега. Шельфовые ветровые электростанции обладают рядом преимуществ:

1) их практически не видно с берега;

2) они не занимают землю;

3) они имеют большую эффективность из-за регулярных морских ветров.

Шельфовые электростанции строят на участках моря с небольшой глубиной. Башни ветрогенераторов устанавливают на фундаменты из свай, забитых на глубину до 30 метров. Электроэнергия передается на землю по подводным кабелям. Шельфовые электростанции более дороги в строительстве, чем их наземные аналоги. Для генераторов требуются более высокие башни и более массивные фундаменты. Соленая морская вода может приводить к коррозии металлических конструкций. Для строительства и обслуживания подобных электростанций используются самоподъемные суда.

Известна плавающая ветровая электростанция.

Норвежская компания StatoilHydro разработала плавающие ветрогенераторы для морских станций большой глубины. StatoilHydro построила демонстрационную версию мощностью 2,3 МВт в сентябре 2009 года. Турбина под названием Hywind весит 5300 тонн при высоте 65 метров. Располагается она в 10 километрах от острова Кармой, неподалеку от юго-западного берега Норвегии. Стальная башня этого ветрогенератора уходит под воду на глубину 100 метров. Над водой башня возвышается на 65 метров. Диаметр ротора составляет 82,4 м. Для стабилизации башни ветрогенератора и погружения его на заданную глубину в нижней его части размещен балласт (гравий и камни). При этом от дрейфа башню удерживают три троса с якорями, закрепленными на дне. Электроэнергия передается на берег по подводному кабелю.

Известна парящая ветровая электростанция. Парящей называют ветровые турбины, размещенные высоко над землей, для использования более сильного и стойкого ветра. Концепция разработана в 1930-е годы в СССР инженером Егоровым.

Известна горная ветровая электростанция. Первая на постсоветском пространстве горная ВЭС мощностью 1,5 МВт была запущена на Кордайском перевале в Жамбылской области Казахстана в 2011 году. Высота площадки - 1200 метров над уровнем моря. Среднегодовая скорость ветра 5,9 м/сек. В 2014 году количество ветротурбин «Vista International)) мощностью по 1,0 МВт на «Кордайской ВЭС» было доведено до 9 агрегатов при проектной мощности 21 МВт. В дальнейшем планируется введение в строй Жанатасской (400 МВт) и Шокпарской (200 МВт) ветряных электростанций. В феврале 2015 года в Восточных Карпатах у города Старый Самбор запущена в работу первая в Западной Украине горная ВЭС «Старый Самбор 1» мощностью в 13,2 МВт. Общая мощность 79,2 МВТ. Она представлена ветротурбинами VESTAS V-112 датского производства номинальной мощностью 6,6 МВт. Высота площадки 500-600 м над уровнем моря, среднегодовая скорость ветра 6,3 м/сек.

Недостатками данных технических решений являются следующие факторы:

Сложность в обслуживании в связи с автономностью каждого ветрогенератора, шум генераторов с высоты особенно распространяем по местности, отсутствие механической взаимосвязи ветрогенераторов последовательно друг с другом не предполагает преобразование слабого ветра в электричество, так как каждый ветрогенератор уже находиться под нагрузкой, обеспеченной индивидуальными редуктором и генератором, невозможность корректировать ветрогенератор по направлению ветра.

Источник: https://ru.wikipedia.jrg/wiki/Ветровая_электростанция

Сущность

Технический результат, решаемый изобретением, обеспечивается не задействованным энергетическим потенциалом ветра.

Для решения этой технической задачи предлагается ветровая установка для выработки электричества. Ветровая установка для выработки электричества, включающая оси крепления лопастей, лопасти, опорные стойки, редуктор, генератор, при этом, отличающаяся тем, что установка снабжена устройствами для отвода потока воздуха от лопастей, работающих в закрытом для ветровой атаки положении, и закрепленных на опорных стойках, соединительными шлицевыми осями, которые, через крестцовое соединение, соединяют оси крепления лопастей последовательно друг с другом, а профилированные колеса с зубьями, посредством цепной передачи, передают крутящийся момент через редуктор генератору установки.

Основные технические особенности и преимущества предлагаемого технического решения описаны в представленном предпочтительном варианте осуществления.

Применение таких установок, по инженерному замыслу автора, очевидно непосредственно в условиях полярного климата Земли.

Объем защиты изобретения не ограничивается описанным примером, а включает различные варианты исполнения в соответствии с общей концепцией. В частности, применение передачи тягового усилия от лопастного устройства к последующему за счет шлицевой оси и крестцовых соединений, и устройств, принимающими на себя напор потока воздуха для отвода его от лопастей, работающих в закрытом для ветровой атаки положении, с целью получения электроэнергии.

Краткое описание чертежей

Сущность изобретения поясняется чертежами. На Фиг. 1-2 показаны общий вид и устройство ветровой установки для выработки электричества.

На фигуре 1 обозначены: ось крепления лопастей 1, лопасть 2, соединительная шлицевая ось 3, крестцовое соединение 4, опорные стойки 5, устройство для отвода потока воздуха от лопастей, работающих в закрытом для ветровой атаки положении 6, профилированные колеса с зубьями 7, цепная передача 8, генератор 9, редуктор 10.

При этом, для удобства считывания чертежа, автор решает обозначить устройство для отвода потока воздуха от лопастей, работающих в закрытом для ветровой атаки положении, только на крайнем левом лопастном блоке; на двух других лопастных блоках автор решает обозначить лопасти в состоянии крайнего верхнего и нижнего их положения в ходе вращения.

На фигуре 2 обозначены: ось крепления лопастей 1, лопасть 2, опорные стойки 5, устройство для отвода потока воздуха от лопастей, работающих в закрытом для ветровой атаки положении 6, профилированные колеса с зубьями 7, цепная передача 8, генератор 9, редуктор 10.

На фигуре 3 обозначены: ось крепления лопастей 1, соединительная шлицевая ось 3, крестцовое соединение 4.

Лопасти 2 воспринимают поток воздуха и придают вращение оси крепления лопастей 1, крутящийся момент выведен на профилированное колесо с зубьями 7, которое по средством цепной передачи 8 сопряжено с профилированным колесом с зубьями 7 редуктора 10, соединенного с генератором 9. Взаимосвязь между лопастными блоками осуществляется посредствам соединительных шлицевых осей 3, которые, через крестцовое соединение 4, соединяют оси крепления лопастей 1 последовательно друг с другом. Устройства для отвода потока воздуха от лопастей, работающих в закрытом для ветровой атаки положении 6, закреплены на опорных стойках 5, осуществляют функцию отвода потока воздуха от лопастей 2, работающих в закрытом для ветровой атаки положении.

Осуществление изобретения

Ветровая установка для выработки электричества работает в одном режиме.

Лопасти 2 воспринимают поток воздуха и придают вращение оси крепления лопастей 1, крутящийся момент выведен на профилированное колесо с зубьями 7, которое по средством цепной передачи 8 сопряжено с профилированным колесом с зубьями 7 редуктора 10, соединенного с генератором 9. Взаимосвязь между лопастными блоками осуществляется посредствам соединительных шлицевых осей 3, которые, через крестцовое соединение 4, соединяют оси крепления лопастей 1 последовательно друг с другом. Устройства для отвода потока воздуха от лопастей, работающих в закрытом для ветровой атаки положении 6, закреплены на опорных стойках 5, осуществляют функцию отвода потока воздуха от лопастей 2, работающих в закрытом для ветровой атаки положении.

Изобретение относится к энергетике, а именно к возобновляемым источникам электрической энергии. Ветровая установка для выработки электричества, состоит из осей крепления лопастей, лопастей, опорных стоек, устройств для отвода потока воздуха от лопастей, работающих в закрытом для ветровой атаки положении, и закрепленных на опорных стойках, соединительных шлицевых осей, крестцового соединения, профилированных колес с зубьями, цепной передачи, редуктора, генератора. Техническим результатом является обеспечение работы при малых скоростях ветра. 2 ил.

Ветровая установка для выработки электричества, включающая оси крепления лопастей, лопасти, опорные стойки, редуктор, генератор, отличающаяся тем, что установка снабжена устройствами для отвода потока воздуха от лопастей, работающих в закрытом для ветровой атаки положении и закрепленных на опорных стойках, соединительными шлицевыми осями, которые через крестцовое соединение соединяют оси крепления лопастей последовательно друг с другом, а профилированные колеса с зубьями посредством цепной передачи передают крутящий момент через редуктор генератору установки.