Авторизация
Наша группа Вконтакте
Наши партнеры
КРЫМ. СТРОЙИНДУСТРИЯ. ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ ВЕСНА — 2016

Энергия ветра: вчера, сегодня, завтра.

Немного из истории

Еще с незапамятных времен люди использовали энергию ветра. Первоначально человек научился преобразовывать кинетическую энергию воздушного потока (ветра) в механическую. Появилось огромное разнообразие ветряных мельниц, значительно облегчивших жизнь людей того времени. Идея ветрогенератора для выработки электрической энергии с использованием энергии ветра появилась чуть более 100 лет назад.

Пытливая мысль изобретателей создала огромное разнообразие конструкций ветроустановок:
- по расположению оси вращения лопастей (горизонтальная, вертикальная, наклоненная);
- по количеству лопастей (одна, две, три и более);
- по мощности (от десятков Ватт до нескольких МВатт);
- по форме лопастей, по конструкции генераторов и т.д. и т.п.

Но погоня за увеличением мощности привела к появлению и новых проблем:
1. Габариты современных ветроустановок и динамические нагрузки, воспринимаемые ими, привели к тому, что прочностные характеристики материалов, из которых они строятся, стали сдерживающим фактором. Дальнейшее наращивание мощности (габаритов) ветроустановки возможно только с применением самых новых, а значит и более дорогих, материалов. Это соответственно сказывается на росте и без того высоких цен вырабатываемой ими электроэнергии.
2. Более мощные ветроустановки требуют больших скоростей ветра. В наше время все более сложно найти места для размещения ветроустановок, а энергии человечеству нужно все больше и больше.

Сегодня ветроэнергетика переживает период бурного роста. Темпы роста достигают 30 % в год. Но, наравне с энтузиастами ветроэнергетики, в последнее время все больше появляется и скептиков. Это и понятно. Ветроэнергетика, обладая такими достоинствами, как экологическая чистота производства электроэнергии и использование возобновляемого источника энергии, имеет и ряд существенных недостатков. Это низкое качество производимой энергии, создание всевозможных помех теле- и радиосигналам, негативное воздействие в звуковом диапазоне на фауну, необходимость в дополнительных резервных энергогенерирующих мощностях традиционной конструкции и т.д.

Все больше людей, обеспокоенных негативными тенденциями в ветроэнергетике, совершенно обоснованно задают вопросы: Какова перспектива у ветроэнергетики? Займет ли ветроэнергетика экономически значимое место в мировой энергетике? Оправдаются ли инвестиции в ветроэнергетику? и т.п.

Ситуация на мировом рынке нефти и газа подталкивают к развитию видов генерации, использующих возобновляемые источники энергии. Но высокая цена такого электричества и его низкое качество не прибавляют оптимизма в оценке перспектив ветроэнергетики.

Человечеству крайне необходим новый надежный источник электроэнергии, отвечающий требованиям нашего времени:
1. Низкая цена производимой электроэнергии.
2. Высокое качество производимой электроэнергии.
3. Объем производимой энергии должен удовлетворять постоянно растущей потребности.
4. Экологическая чистота производства электроэнергии.
Один из вариантов производства электроэнергии, во многом удовлетворяющим перечисленным требованиям, представлен ниже.


Все новое – хорошо забытое старое.

Принципиально, вся ветроэнергетика построена на двух элементах: источнике энергии (ветер) и приемнике энергии (ветроустановка).
С первых шагов освоения энергии ветра и до нашего времени изобретатели занимались совершенствованием приемника энергии, а источник энергии (ветер) воспринимался ими как данное природой и не поддающееся управлению.
Во многом именно это обусловило проявление большинства недостатков, присущих современной ветроэнергетике.

Энергия ветра: вчера, сегодня, завтра.

Рис. 1. Техническая система «ветер – ветроустановка».

Но в технической системе «ветер – ветроустановка», оба составляющих элемента одинаково значимы. Только управление всеми элементами системы позволяет получить высокую эффективность ее работы.

Совершенствуя приемник энергии, человек откинул идею управления воздушным потоком прочь за ненадобностью. А зря! При современном уровне технического развития управление такими системами может быть организовано очень эффективно.

Но развитие ветроэнергетики пошло другим путем. В настоящее время практически все ветроустановки работают на одном принципе: снятия энергии со свободно набегающего воздушного потока.

Мы решили разработать принципиально новую техническую систему, которая позволила бы управлять как источником энергии, так и ее приемником. Таким образом, используя опыт и знания, накопленные человечеством в области строительства и эксплуатации ветроустановок, мы сможем значительно повысить их эффективность работы за счет управления параметрами воздушного потока (источника энергии).

Одним из результатов наших многолетних исследований стала ветроустановка башенного типа. Она позволяет, с той или иной степенью эффективности, управлять всеми элементами системы «ветер – ветроустановка».

Ветроустановка башенного типа состоит из следующих основных элементов: аппарата сбора энергии, генератора, аппарата концентрации энергии и системы управления.

Энергия ветра: вчера, сегодня, завтра.

Рис. 2. Принципиальная схема конструкции башенной ветроустановки (БВУ).

Аппарат сбора энергии выполнен в виде вертикального цилиндра, стенки которого собраны из профилированных поверхностей, образующих сквозные каналы, соединяющие внешнюю поверхность цилиндра с его внутренним вертикальным каналом (входные конфузорные каналы). Их задача - «захватить» набегающий воздушный поток, развернуть его вверх вдоль вертикальной оси установки и направить на лопасти генератора.

Генератор с лопастями размещен внутри аппарата концентрации энергии. Генератор преобразует кинетическую энергию воздушного потока в электрическую энергию.

Аппарат концентрации энергии конструктивно выполнен в виде вертикальной трубы, внутреннее сечение которой плавно уменьшается к центру, где и расположен генератор. Внутренний объем этой трубы является продолжением внутреннего вертикального канала аппарата сбора энергии. Такая конструкция данного узла позволяет повысить концентрацию кинетической энергии воздушного потока на лопастях генератора.

Система управления (на рисунке не показана) обеспечивает своевременное открытие конфузорных каналов башни со стороны набегания внешнего воздушного потока и закрытие всех остальных конфузорных каналов.

Чем принципиально отличается башенная конструкция от ветроустановок, преобразующих энергию свободно набегающего воздушного потока?
1. Она позволяет управлять энергией воздушного потока, путем ее концентрации на лопастях генератора.
2. Отпадает необходимость в настройке лопастей ротора генератора «на ветер». Генератор, с вертикальной осью вращения, стационарно установлен в верхней части установки. Ветер сам «настраивается» на генератор благодаря конструкции аппарата сбора энергии.
3. Значительно повышается мощность воздушного потока, приходящая на лопасти ротора генератора. Конструкция аппарата концентрации энергии позволяет повышать скорость воздушного потока во внутреннем вертикальном канале установки и соответственно, повышать его мощность.
Проведенные экспериментальные исследования моделей в аэродинамической трубе (рис. 6) показали увеличение выработки энергии генератором, установленным в башне более чем в 4 раза, а для малых скоростей воздушного потока – более чем в 10 раз. (рис. 7 и 8).

Энергия ветра: вчера, сегодня, завтра.

Рис. 6. Схема сравнительных лабораторных испытаний ветроустановки башенного типа.


Энергия ветра: вчера, сегодня, завтра.

Рис. 7. Выработка электрической энергии генератором


Энергия ветра: вчера, сегодня, завтра.

Рис. 8. Относительное увеличение выработки энергии при размещении генератора в башне.


Для подтверждения полученных лабораторных результатов была построена опытно-экспериментальная установка в масштабе 20:1. Схема испытаний – сравнительная (аналогична используемой в лаборатории), представлена на рис. 9.

В сравнительных испытаниях на полигоне мы использовали генераторы на постоянных магнитах СВ-1.2/30.

Энергия ветра: вчера, сегодня, завтра.

Энергия ветра: вчера, сегодня, завтра.

Рис. 9. Схема сравнительных испытаний в условиях полигона


Энергия ветра: вчера, сегодня, завтра.

Рис. 10. Выработка электрической энергии генераторами


Энергия ветра: вчера, сегодня, завтра.

Рис. 11. Относительное увеличение выработки энергии генератором в башне.

Анализ полученных результатов показывает значительный рост эффективности работы генератора при его размещении в башне – концентраторе:
- Стартовая скорость ветра в два раза ниже по сравнению с традиционными конструкциями;
- Скорость ветра, при которой генератор работает в номинальном режиме – в 2 раза ниже;
- Коэффициент использования установленной мощности может достигать значения 0,6…0,7 (получено расчетным путем);
- В 2–3 раза выше объем вырабатываемой энергии;
- Объем выработанной энергии с единицы площади ометаемой поверхности, для всех диапазонов скоростей воздушного потока, вырос более чем в 5 раз, а в диапазоне низких скоростей - более чем в 10 раз.
- Отвод земли на единицу установленной мощности, у ветроустановки башенного типа, самый низкий из всех видов генерации.
Энергия ветра: вчера, сегодня, завтра.

Конструктивные особенности новой ветроустановки позволяют устранить многие недостатки, присущие ветроустановкам традиционной конструкции:
1. Шумы и вредные для человека излучения, которые могут возникать в процессе работы генератора башенной ветроустановки, не выходят за конструктивные габариты установки. Это достигается благодаря тому, что генератор с лопастями расположен внутри ее вертикального канала. Современные материалы позволяют эффективно гасить или поглощать все вредные шумовое и вибрационное излучение. По этой же причине генератор и лопасти башенной ветроустановки не будут помехой распространению теле – и радиосигналам.
2. Установка не наносит вред птицам. Предотвращение попадания птиц на лопатки генератора можно предотвратить за счет установки защитных сеток на входе в конфузорные каналы. Для предотвращения столкновения птиц с БВУ в ночное время суток, ее внешняя поверхность освещается. Это позволит улучшить и зрительное восприятие башни ВУ.

Взгляд в будущее.

Башенная конструкция ветроустановки, по своим техническим характеристикам, значительно превосходит все современные ветроустановки традиционной конструкции, работающие со свободно набегающим потоком воздуха.

Ветроустановки башенного типа - достойная замена ВЭУ традиционной конструкции.
- Они могут работать при более низких скоростях ветра.
- Позволяют в значительно увеличить количество вырабатываемой электроэнергии.
- Их эффективность никак не ниже традиционных станций генерации электроэнергии, использующих углеродное топливо: газ, уголь, мазут, нефть, а экологическая чистота производства электроэнергии не имеет аналогов.
- Ветроустановки башенного типа очень эффективно могут работать в регионах с малыми скоростями ветра.
- Отвод земли на единицу мощности для ветроустановок башенного типа самый низкий из всех видов генерации.
- Благодаря своей компактности, такие установки могут служить автономным и самодостаточным источником энергии.

Ветроустановки башенного типа сегодня - это мировая энергетика завтра: низкая себестоимость и высокое качество производства экологически чистой энергии.

Администрация сайта http://alternativenergy.ru выражает благодарность Гусаку Станиславу (Украина, Днепропетровск) за предоставленный материал.
Рейтинг:
19
  1. эпромна
    25 ноября 2010 13:00
    Гусаку Станиславу!Уважаемый коллега. Я,конечно,не патентная организация,но Ваша идея отражена в патенте на изобретение солнечно-вакуумной электростанции,автора Заслуженного изобретателя РФ,академика ЕАЕН Безрукова Ю.И.,с которым у нас ведутся переговоры о её внедрение после разработки проектной и рабочей документации. Вы не отчаивайтесь и дерзайте,т.к. ко мне уже обращались с подобными предложениями без проверки патентной чистоты. Хлепитько В.Н.

  2. Николай
    27 июля 2011 13:40
    Уважаемые, друзья! Появился способ технически легко доступный для получения электроэнергии в любых количествах в местах потребления. Изобретение настолько просто для понимающего человека, что может шокировать. Принцип его действия определен моментом скорости вращения не фиксирующейся точки в движении по окружности. Величина момента скорости вращения определяет момент силы на окружности. Момент скорости вращения – в прямой зависимости от величины сопротивления вращению к моменту вращения привода. Сказать просто: устройство - это материальная модель физического построения вселенной, управляемая величиной момента скорости вращения.
    Изобретение – «Преобразователь мощности (крутящего момента) с функциями безступенчатой коробки передач». Изобретатель (Пендюров Николай Николаевич) вышлет кинематическую схему (расчетную) и ответит на вопросы только людям, понимающим механику.
    Cхема опубликована на нескольких сайтах, по названию, через поисковую систему вы ее легко получите. звоните по телефону: +79149650079
    Данное обращение не является рекламой и предназначено для лиц с «маслом» в голове.

  3. андрей
    31 марта 2012 17:31
    Ветряк Гусака имеет столько же общего с солнечно вакуумной электростанцией Безрукова ,сколько общего имеет самокат и автомобиль.т е служат одной цели.

  4. Артём
    10 августа 2012 07:39
    Мне понравилось. Запилю модель fellow

  5. Евгений
    27 июня 2017 14:12
    а теперь положим лопасти традиционного ветряка на 2-3 мвт в горизонт и получим площадь занимаемую установкой. 1300 м кв Подсчитайте Станислав какую площадь займет Ваша конструкция такой же мощности. 90000 м кв . Конечно очень грубый подсчет, но порядок цифр будет тем же. Ваша схема рабочая для малой энергетики : когда площадь основания установки соизмерима с диаметром окружности лопастей.

Добавить комментарий
Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
  • bowtiesmilelaughingblushsmileyrelaxedsmirk
    heart_eyeskissing_heartkissing_closed_eyesflushedrelievedsatisfiedgrin
    winkstuck_out_tongue_winking_eyestuck_out_tongue_closed_eyesgrinningkissingstuck_out_tonguesleeping
    worriedfrowninganguishedopen_mouthgrimacingconfusedhushed
    expressionlessunamusedsweat_smilesweatdisappointed_relievedwearypensive
    disappointedconfoundedfearfulcold_sweatperseverecrysob
    joyastonishedscreamtired_faceangryragetriumph
    sleepyyummasksunglassesdizzy_faceimpsmiling_imp
    neutral_faceno_mouthinnocent
Вопрос:
От чего дают энергию солнечные батареи?
Ответ:*
Важно ваше мнение
Какая на Ваш взгляд самая перспективная технология в энергетике?