Ветроэнергетическая установка

Авторы патента:

F03D9 - Приспосабливание ветряных двигателей для особых целей; агрегатирование ветряных двигателей с приводимыми ими устройствами (при преобладании отличительных признаков приводимых устройств см. классы, к которым отнесены эти устройства)

F03D3/06 - роторы

Полезная модель относится к электро- и теплоэнергетике и может быть использовано в системах электро- и теплоснабжения зданий и сооружений на основе возобновляемых источников энергии. Полезная модель повышает эффективность работы ветроэнергетической установки. Ветроэнергетическая установка содержит ветродвигатель 1, электрогенератор 2 и устройство стабилизации скорости вращения ветродвигателя 3. Устройство стабилизации скорости вращения ветродвигателя реализовано в виде размещенной в заполненном теполоносителем 4 резервуаре 5 механической мешалки 6 с подвижными лопастями 7 на валу 8, функционирующими по принципу центробежного регулятора Уатта. Валы ветродвигателя, электрогенератора и устройства стабилизации скорости вращения ветродвигателя кинематически связаны. 1 илл.

Известна ветроэнергетическая установка, содержащая ветродвигатель и электрогенератор с кинематически связанными валами (З. 2003110376 РФ, МКИ F 03 D 9\00. Ветроэнергетическая установка \ Петтерсен Т., Виккстрем А., Линберг М. - Заявл. 18.10,01, Опубл. 20.01.05. БИМП №2).

Недостатком ветроэнергетической установки является низкая эффективность работы, что обусловлено отсутствием в составе установки энергетически эффективного устройства стабилизации скорости вращения ветродвигателя.

Известна ветроэнергетическая установка, содержащая ветродвигатель и электрогенератор с кинематически связанными валами (П. 2245458 РФ, МКИ F 03 D 9\00. Ветроэлектрогенератор \ Литвиненко A.M., Полетаев М.Ю. - Заявл. 16.06.03, Опубл. 27.01.05. БИМП №3).

Известна ветроэнергетическая установка, содержащая ветродвигатель и электрогенератор с кинематически связанными валами (З. 2002121551 РФ, МКИ F 03 D 3\00. Парусная ветряная гирляндно-горизонтальная электростанция с подогревом гирляндного вала \ Гинкулов Г.В. - Заявл. 05.08.02, Опубл. 20.01.05. БИМП №2).

Данная ветроэнергетическая установка является наиболее близкой по технической

сущности к заявляемой и рассматривается в качестве прототипа.

Полезная модель направлена на решение задачи повышения эффективности работы ветроэнергетической установки (в том числе энергетической эффективности), что является целью изобретения.

Указанная цель достигается тем, что ветроэнергетическая установка, содержащая ветродвигатель и электрогенератор с кинематически связанными валами, снабжена устройством стабилизации скорости вращения ветродвигателя, реализованным в виде размещенной в заполненном теполоносителем резервуаре механической мешалки с подвижными лопастями на валу, функционирующими по принципу центробежного регулятора Уатта, вал механической мешалки кинематически связан с валом ветродвигателя.

Существенным отличием, характеризующим полезную модель, является повышение эффективности работы ветроэнергетической установки. Это обеспечивается за счет стабилизации скорости вращения ветродвигателя при изменения скорости ветра, что повышает эффективность работы электрогенератора и его надежность, а также за счет энергетически эффективной разгрузки ветроэнергетической установки и более эффективного и полного использования энергии ветра.

Повышение эффективности работы ветроэнергетической установки является полученным техническим результатом, обусловленным новыми элементами и связями в полезной модели, то есть отличительными признаками. Поэтому отличительные признаки заявляемой ветроэнергетической установки являются существенными.

На рисунке приведена схема ветроэнергетической установки, поясняющая устройство, принцип соединения и взаимодействия ее узлов.

Ветроэнергетическая установка содержит ветродвигатель 1, электрогенератор 2 и устройство стабилизации скорости вращения ветродвигателя 3. Устройство стабилизации скорости вращения ветродвигателя реализовано в виде размещенной в заполненном теполоносителем 4 резервуаре 5 механической мешалки 6 с подвижными лопастями 7 на валу 8, функционирующими по принципу центробежного регулятора Уатта. Валы ветродвигателя, электрогенератора и устройства стабилизации скорости вращения ветродвигателя кинематически связаны.

Ветроэнергетическая установка работает следующим образом. Источником энергии в системе является возобновляемый (нетрадиционный) источник энергии (энергия ветра). Энергия ветра преобразуется ветродвигателем 1 в механическую энергию вращательного движения вала 8, которая передается на вал 8 электрогенератора 2 и вал 8 устройства стабилизации скорости вращения ветродвигателя 3, реализованного в виде размещенной в заполненном теплоносителем 4 резервуаре 5 механической мешалки 6 с подвижными лопастями 7. Электрогенератор 2 генерирует электрическую энергию, преобразуя механическую энергию, вырабатываемую ветродвигателем 1 и передаваемую через вал 8, в электрическую энергию. Электрическая энергия электрогенератора 2 далее транспортируется и используется потребителем. Избыток энергии ветра при изменении его скорости отводится через устройство стабилизации скорости вращения ветродвигателя 3 и передается теплоносителю 4. Количество передаваемой теплоносителю 4 тепловой энергии определяется скоростью вращения ветродвигателя 1 и может регулироваться в широких пределах. С увеличением скорости вращения вала 8 за счет центробежных сил происходит увеличение угла отклонения (атаки) подвижных лопастей 7 механической мешалки 6 и возрастает сопротивление теплоносителя 4. При этом скорость вращения вала 8 стабилизируется (принцип центробежного регулятора Уатта). Тепловая энергия, переданная теплоносителю 4 в результате его перемешивания в механической мешалке 6, транспортируется потребителю

и далее может эффективно использоваться для теплоснабжения зданий и сооружений. Таким образом, достигается эффект стабилизации скорости вращения ветродвигателя 1 и эффективное использование избыточной энергии ветра и разгрузка ветроэнергетической установки.

Валы 8 ветродвигателя 1, электрогенератора 2 и устройства стабилизации скорости вращения ветродвигателя 3 кинематически связаны между собой, что достигается размещением указанных элементов на одном общем валу 8, либо на связанных через редукторы или иные передачи отдельных валах 8 для каждого элемента.

Подвижные лопасти 7 механической мешалки 6 выполняются закрепленными на валу 8, например, в одной точке, через которую проходят оси вращения лопастей 7. Для уменьшения трения оси вращения лопастей 7 могут располагаться на вкладышах.

В качестве теплоносителя 4 в системе может быть применена любая жидкость, в том числе жидкость с высокой теплоемкостью (вода, антифриз, синтетическое масло) или суспензия. Возможно использование пара или газообразного теплоносителя, а также парообразного (газообразного) теплоносителя с взвешенными частицами (наполнителем) по принципу кипящего слоя. При этом механическая мешалка 6 должна иметь специальную конструкцию, выполненную по любому из известных принципов.

По сравнению с прототипом при использовании заявляемой полезной модели повышается эффективность работы ветроэнергетической установки. Это обеспечивается за счет эффективной стабилизации скорости вращения ветродвигателя при изменения скорости ветра в широких пределах, что повышает эффективность работы, в первую очередь, электрогенератора и его надежность, а также за счет энергетически эффективной разгрузки ветроэнергетической установки и более эффективного и полного использования энергии ветра. Избыточная энергия ветра преобразуется в тепловую энергию и может использоваться, например, для теплоснабжения зданий и сооружений, что повышает энергетическую

эффективность системы в целом. Стабилизация скорости вращения ветродвигателя при использовании заявляемой полезной модели повышает надежность его работы, что также сказывается на эффективности работы ветроэнергетической установки в целом.

Ветроэнергетическая установка, содержащая ветродвигатель и электрогенератор с кинематически связанными валами, отличающаяся тем, что она снабжена устройством стабилизации скорости вращения ветродвигателя, реализованным в виде размещенной в заполненном теполоносителем резервуаре механической мешалки с подвижными лопастями на валу, функционирующими по принципу центробежного регулятора Уатта, вал механической мешалки кинематически связан с валом ветродвигателя.