Ameriško podjetje Solar Aero Research je ustvarilo turbino brez Fullerjevih lopatic. Po navedbah podjetja je izum kompakten in poceni – za 1/3 cenejši od klasičnih vetrnih turbin enake moči.

Vetrna turbina temelji na modificiranem Teslova turbina(Teslova turbina), izumljena leta 1913 za pridobivanje energije iz pare ali stisnjenega zraka. Teslova turbina- To je veliko tankih kovinskih diskov, ločenih z majhnimi režami. Tok delovne tekočine ali plina prihaja z zunanjega roba diskov in prehaja skozi reže do središča, zaradi učinka mejne plasti pa zvije in potegne same diske. V sredini tok izstopa skozi aksialno luknjo.

V vetrni turbini Fuller (Teslova turbina) diski so ločeni s krilatimi distančniki - to izboljša pretok in ustvari dodaten navor na gredi. Sama turbina je nameščena v škatli, ki zajema zrak, da prisili njegov tok na vrteče se diske.

In medtem ko je na strehah vse pogosteje videti sončne celice, so vetrne turbine v stanovanjskih stavbah še vedno dokaj redek prizor. Če lahko tehnološko podjetje The Archimedes s sedežem v Rotterdamu dokaže sposobnost preživetja svojega...

In medtem ko je na strehah vse pogosteje videti sončne celice, so vetrne turbine v stanovanjskih stavbah še vedno dokaj redek prizor. Če bo tehnološko podjetje The Archimedes s sedežem v Rotterdamu lahko dokazalo izvedljivost svojega razvoja, se bo gospodinjska pokrajina morda kmalu spremenila. 27. maja je podjetje uradno predstavilo svojo urbano vetrno turbino Liam F1, za katero trdi, da ima izhodno moč 80 odstotkov svojega teoretičnega maksimuma. To je precej drzna izjava, če upoštevamo, da ima večina komercialnih vetrnih turbin moč, ki v povprečju znaša med 25 in 50 odstotki tehnološkega maksimuma.

Turbina tehta 75 kilogramov (165 funtov), ​​ima premer 1,5 metra (5 čevljev) in zagotovo ni videti kot tipična vetrna turbina. Njegova oblika spominja na nautilus in vijačno črpalko, ki jo je izumil starogrški matematik Arhimed iz Sirakuz.

Ta faktor oblike naj bi povzročil minimalno mehansko odpornost, kar omogoča, da se turbina prosto in tiho vrti - hrup lopatic je glavna ovira za namestitev turbin na strehe. Poleg tega je turbina zasnovana tako, da je za največje rezultate vedno v smeri vetra.

Skupaj z obljubo, da lahko turbina doseže 80 odstotkov meje Betzovega zakona, Archimedes trdi, da Liam F1 proizvede povprečno 1500 kilovatnih ur energije na leto pri hitrosti vetra 5 m/s, kar predstavlja polovico moč, ki jo potrebuje povprečno gospodinjstvo. Ni treba posebej poudarjati, da bo zanimivo videti, kaj bo o tem povedalo neodvisno testiranje. Podjetje pravi, da je Liam F1 testiralo več kot 50-krat, da bi potrdilo njegovo učinkovitost, in je že prodalo 7000 turbin v 14 državah.


Vetrna elektrarna bo po besedah ​​ustvarjalcev postala bistveno učinkovitejša od večine obstoječih vetrnih turbin

Vendar pa bo Liam F1 Urban Wind Turbine uradno na voljo za prodajo šele od 1. julija. Vendar pa so cene znane že danes - na uradni spletni strani podjetja je napoved, da bodo njihovi stroški znašali 3999 € (približno 5450 $).


Urbana vetrna turbina Liam F1 v akciji

Izum se nanaša na področje obnovljivih virov energije in se lahko uporablja za pretvorbo kinetične energije zračnega toka v mehansko in električno energijo. Vetrna elektrarna s konstantnim pretokom zraka vključuje več vetrnih elektrarn, ki vsebujejo vetrna kolesa z električnim generatorjem, grelni element in vetrovnik. Vetrna kolesa z električnim generatorjem se nahajajo v podzemnih rovih, povezanih s stolpom, v katerem so plinski gorilniki, ki ustvarjajo stalen pretok zraka. Stolp je izdelan iz polimernih materialov, opremljen z ojačevalnimi rebri v obliki obročev in obešen na vrvi iz balona. Na stolpu na ustju vetrovnika je nameščen boben z lopaticami, nameščen z možnostjo vrtenja in ustvarjanja vakuuma pod vplivom vodoravnih zračnih tokov. Vetrna elektrarna je primerna za postavitev na težko dostopnih mestih in zagotavlja možnost nemotenega pridobivanja električne energije ter zmanjšanje hrupnih in vibracijskih vplivov na okolje. 2 bolan.

Risbe za patent RF 2504685

Izum se nanaša na področje obnovljivih virov energije in se lahko uporablja za pretvorbo kinetične energije zračnega toka v mehansko in električno energijo.

Relevantnost izuma.

Problem oskrbe prebivalcev Zemlje z energijo je tako pereč, da sili vojaško močne države k prisilni prerazporeditvi neobnovljivih virov energije za lastne namene. Inteligentno človeštvo kompenzira zmanjšanje mineralnih virov z iskanjem alternativnih virov energije.

Med številnimi alternativnimi obnovljivimi viri energije je vetrna energija zelo privlačna.

Rezultati raziskav ameriških energetikov so glede na pridobljene podatke impresivni, tudi ob upoštevanju vseh napak in nizke učinkovitosti (pretvorba kinetične energije vetra v mehansko na ravni 39-42% in pretvorba mehanske energije v električne energije na ravni 90-94%), lahko vetrne elektrarne zagotovijo energijo za celotno Zemljo.

Vetrna energija se razvija zelo hitro, 25-30 % letno. Do leta 2012 naj bi se instalirana moč vetrnih elektrarn v svetu približala 160 GW.

Prednosti in slabosti vetrne energije.

Prednosti: Okolju prijazna oblika energije. Proizvodnja električne energije z uporabo vetrnih turbin ne spremljajo emisije CO2 in drugih plinov. Vetrne elektrarne zavzamejo malo prostora in se zlahka prilegajo kateri koli pokrajini ter se odlično kombinirajo z drugimi vrstami gospodarske rabe ozemlja.

Energija vetra je za razliko od fosilnih goriv neizčrpna. Vetrna energija je najboljša rešitev za težko dostopna mesta. Slabosti: nestabilnost. Nestabilnost je v nezmožnosti pridobivanja potrebne količine električne energije. Mlin na veter deluje kot jadrnica, dokler je veter. Relativno nizka izhodna moč. Vetrni generatorji so pri proizvodnji električne energije bistveno slabši od dizelskega generatorja, kar vodi do potrebe po namestitvi več turbin hkrati. Poleg tega so vetrne turbine pri koničnih obremenitvah neučinkovite. Visoki stroški: stroški elektrarne, ki proizvaja 1 megavat električne energije, znašajo 1 milijon dolarjev.

Onesnaženje s hrupom, hrup, ki ga povzročajo vetrne turbine, lahko vznemirja tako divje živali kot ljudi, ki živijo v bližini.

Mlini na veter povzročajo nizkofrekvenčne vibracije, ki vplivajo na zdravje ljudi.

Glavna pomanjkljivost teh vetrnih turbin je izpad zaradi pomanjkanja stalnega toka vetra.

Ni vetra - ni elektrike. Prosim, porabite, kar ste zbrali.

Obstaja veliko vetrnih turbin z različnimi izvedbami vetrnih koles in vetrnih turbin.

Konstruktorji so uspešno odpravili nekatere pomanjkljivosti vetrnih turbin. Fuller Wind Turbine, vetrna turbina brez lopatic, temelji na nekoliko spremenjeni Teslovi turbini, izumljeni leta 1913.

Teslova turbina je zbirka številnih tankih kovinskih diskov, ločenih z majhnimi režami. Tok delovne tekočine ali plina prihaja z zunanjega roba diskov in prehaja skozi reže do središča, zaradi učinka mejne plasti pa zvije in potegne same diske. V sredini tok izstopa skozi aksialno luknjo.

Na višini, kot je znano, veter piha močneje kot na površini zemlje. Britanska arhitekta David Amold in Alexa Ratzlaff predlagata ustvarjanje posebnih nebotičnikov, katerih glavni namen bo pridobivanje vetrne energije - tok vetra naj bi se pospeševal vzdolž vijačnih reber stavbe in dovajal v vetrne turbine, ki se nahajajo na strehi nebotičnika. .

Projekt je zanimiv, vendar še ni bil poustvarjen niti na modelih. Ko se zračni tok premika, brni; številne vetrne turbine na strehi nebotičnika med delovanjem svojih lopatic ustvarjajo tudi infrazvočne valove, ki so nevarni za zdravje ljudi. Kako živeti v taki hiši?

Ta projekt lahko vzamemo za idejno osnovo našega prototipa, saj je seveda poskus uporabe stalno delujočih zračnih tokov na višjih nadmorskih višinah namestitev vetrnih turbin na strehe stanovanjskih prostorov zelo nezaželena.

Znana je toplotna vrtinčna elektrarna, ki vsebuje cev z vrtinčnim generatorjem, vetrna kolesa, nameščena na navpični gredi, in električni generator. Elektrarna je opremljena z dodatnim vrtinčnim generatorjem, deflektorjem in sistemom za ogrevanje zraka. Vetrna kolesa so nameščena v cevi, krila vetrnih koles pa se nahajajo v območju vrtinčnega zračnega toka. Velika prednost tega izuma je ustvarjanje stalnega pretoka zraka, ki bo preprečil izpade vetrnice.

Slabosti so naslednje.

Načelo običajne peči, v cevi katere je nameščeno vetrno kolo. Novost je, da se za povečanje potiska navzgor usmerjeni zračni tok, ki nastane zaradi temperaturne razlike med dnom in vrhom cevi, postavi v vrtinčno gibanje, kar naj bi po mnenju avtorjev bistveno povečalo moč in hitrost. pretoka zraka.

Dvomljivo je, da bo vrtinčno dinamično gibanje zračnega toka blagodejno vplivalo na krila vetrnega kolesa ali na lopatice vetrne turbine.

Na ta način ne morete dobiti več potiska na kratkem odseku cevi in ​​ali se ne bo vsa elektrika iz vetrnice porabila za ogrevanje zraka? In kar je najpomembnejše, če ni ogrevanja, potem ni vleke, kar pomeni, da bo vetrnica mirovala (če gorivo ni dostavljeno ali se na grelniku izvajajo popravila). Gorivo se lahko učinkoviteje uporablja v običajnih električnih generatorjih.

Ta izum smo sprejeli kot prototip.

Namen predlaganega izuma je povečati učinkovitost vetrne elektrarne s stalnim pretokom zraka.

Za ustvarjanje stalnega pretoka zraka v cevi morata biti izpolnjena dva pogoja:

Prisotnost temperaturnega gradienta, atmosferskega tlaka ali gostote zraka na koncih cevi;

Prisotnost enakih gradientov zraka znotraj cevi glede na okolje.

Gradient atmosferskega tlaka na koncih cevi je mogoče povečati s povečanjem njene dolžine od nekaj sto metrov do nekaj kilometrov, do zgornje meje troposfere 10-18 km.

Za povečanje gradienta tlaka v cevi je predlagana namestitev vetrnega bobna z lopaticami na ustju cevi, v katerem se, ko se vrti pod vplivom vodoravnih zračnih tokov, po Bernoullijevem zakonu pojavi redčenje zraka, kar ustvarja dodatno silo.

Za ogrevanje zraka v cevi se predlaga uporaba plinskih gorilnikov, nameščenih na stolpu na ustju vetrovnika.

Za zmanjšanje hrupa in vibracij se predlaga namestitev vetrnih koles z električnimi generatorji v podzemne rove.

Ti predlogi naj bi izboljšali učinkovitost vetrne elektrarne.

Predlagana vetrna elektrarna s konstantnim pretokom zraka vključuje več vetrnih elektrarn, ki vsebujejo vetrna kolesa z električnim generatorjem, grelni element in vetrovnik,

označen s tem, da so vetrna kolesa z električnim generatorjem nameščena v podzemnih tunelih, povezanih s stolpom, v katerem so nameščeni plinski gorilniki. Na stolpu na ustju vetrovnika, izdelanem iz polimernih materialov z ojačitvami v obliki obročev in obešenim na kablih do balona, ​​je nameščen boben z lopaticami, nameščen z možnostjo vrtenja in ustvarjanja vakuuma pod balonom. vpliv vodoravnih zračnih tokov.

Če je zasnova bobna uspešna in obstaja veter, bo potisk, ki ga ustvarja v vetrovniku, zadostoval za delovanje elektrarne in gorilnikov ne bo treba vklopiti, njihovo skupno delovanje pa bo povečalo učinkovitost vetrnih turbin.

Kot vetrne elektrarne so lahko sprejemljive vetrne elektrarne z vetrnimi kolesi ali turbine, ki ustrezajo tehnično-ekonomskim izračunom in okoljski ekologiji. Vetrovnik z ojačitvami v obliki polimernih obročev je na kablih obešen na balon, ki ga isti kabli zadržujejo pred premikanjem s pomočjo zemeljskih avtomatskih napenjalnikov.

Pod vplivom bočnih obremenitev vetra se lahko polimerni tulec upogne, kar ne bo vplivalo na delovanje vetrnice. vetrovnik naj bo glede na tehnične zmožnosti dolg nekaj sto metrov ali več kilometrov.

V vetrovniku nastane močan zračni tok zaradi segrevanja zraka s plinskimi gorilniki, padca tlaka na njegovih koncih in pospeševanja toka pri vrtenju bobna. Pričakujejo se znatne obremenitve sten vetrovnika.

Izmed različnih polimerov je plastika, ojačana z ogljikovimi vlakni, najprimernejša v ekstremnih pogojih. Polnilo v teh polimernih kompozitih so ogljikova vlakna, ki so pridobljena iz sintetičnih in naravnih vlaken na osnovi celuloze, akrilonitrilnih kopolimerov naftnih in premogovih katranskih smol itd.

Na osnovi ogljikovih vlaken in ogljikove matrice so ustvarjeni kompozitni ogljikovo-grafitni materiali, ki lahko dolgo časa prenesejo temperature do 3000 stopinj v inertnih ali redukcijskih okoljih. Plastika, ojačana z ogljikovimi vlakni, je zelo lahek in hkrati vzdržljiv material. Na primer, polimer tega razreda, imenovan "Hypol", ima naslednje parametre: delovna temperatura do 2000 stopinj, kemična inertnost na oksidacijska okolja, ne gori, je 1,5-krat lažji od aluminija in je zelo vzdržljiv. Zanimiv je najnovejši razvoj ruskih znanstvenikov - polimer CARAFFIN, ki ima posebne in eksotične lastnosti. Za ta razvoj so ruski znanstveniki leta 2010 prejeli Nobelovo nagrado.

Cevi iz ogljikovega grafita lahko dosežejo 50-kratno trdnost jekla.

Ogljikove tanke plasti, proizvedene iz teh polimerov, lahko

uporabiti kot stene notranjega vetrovnika.

Rešetke in mreže filtrirnih naprav za dovod zraka so lahko izdelane iz istih materialov.

Material za balone so običajno elastomeri, t.j. naravni ali sintetični kavčuk. Guma se lahko reverzibilno raztegne do 900%. Iz istih materialov je mogoče izdelati tudi kable, položene ob stenah vetrovnika, s pomočjo katerih se konstrukcija pritrdi na balone.

Spodnji del stolpa je izdelan v obliki difuzorja, ki stisne zračni tok.

Znanstvena oprema (za testno obdobje), senzorji, video kamere, video in telemetrični oddajniki informacij so pritrjeni na različnih nivojih vetrovnika.

Slika 1 prikazuje stranski prerez vetrne elektrarne; Sl.2 - pogled od zgoraj na elektrarno,

1 - balon, 2 - gondola z instrumenti, 3 - kabel, 4 - napenjalec, 5 - vetrovnik, 6 - boben z lopaticami, 7 - nasip, 8 - dovod zraka s filtrom, 9 - vetrna elektrarna (vetrna kolesa z električni generator), 10 - tunel, 11 - difuzor, 12 - ojačitve, 13 - plinski gorilniki, 14 - stolp, 15 plinovod.

Potek inštalacijskih del.

Izberejo kraj, neprimeren za industrijsko in kmetijsko rabo. Gradijo tunele z dovodi zraka in stolp z difuzorjem. V predorih so nameščena vetrna kolesa z električnimi generatorji in ta konstrukcija je prekrita z zemljo. Na stolpu je nameščen boben z rezili, ki se vrtijo na krogličnih ležajih.

Prenos sestavljenega balona, ​​kolutov s polimerno folijo in obročev ter napenjalnikov z navitim kablom na mesto namestitve je enostaven.

Balon 1 se spravi v delovno stanje, na napenjalne naprave 4 je pritrjena gondola 2, ki je opremljena z nadzorno in merilno opremo in se počasi dvigne v zrak. Odseki vetrovnika 5 z ojačitvami 12 v obliki polimernih obročev so pritrjeni na napete kable 3. Ko cev raste zaradi spajanja njenih delov, se balon dvigne navzgor.

Vzporedno s temi deli se v zgradbi RTP vgradijo krmilnik, razsmernik, avtomatsko preklopno stikalo, transformator in daljnovodni vmesnik. Za avtomatsko spremljanje in vodenje RTP na daljavo sta nameščeni zemeljska nadzorna postaja in repetitor.

Električna energija iz generatorjev se po kablu dovaja do krmilnika, ki krmili celoten elektroenergetski sistem postaje. Nato se energija transformira in preko vmesnika dovaja v daljnovode državnega omrežja.

Za napajanje naprav same elektrarne in bližnjih nadzornih naprav se uporablja pretvornik in preklopno stikalo. ATS vam omogoča, da preklopite napajanje objekta, ko je vetrna elektrarna ustavljena (popravilo, vzdrževanje) na druge naprave ali gore. vezje.

Ker je elektrarna avtomatska, se vsi njeni parametri in video opazovanja preko repetitorja prenašajo v zbirališče podatkov v regionalnem gorskem elektroenergetskem omrežju.

Predlagana vetrna elektrarna je enostavna, zato poceni in ekonomsko ugodna. Je nezahteven pri izbiri lokacije - primeren je tudi v težko dostopnih razmerah. Ne boji se odsotnosti vetra ali njegovih močnih sunkov.

Vetrne elektrarne, skrite v podzemnih rovih, ne povzročajo nepotrebnega hrupa in tresljajev v okolju in lahko delujejo v bližini naseljenih območij. Naprava je primerna za vzdrževanje samega vetrovnika, dovolj je, da balon potegnete na tla z napenjalnimi napravami.

Zasnova vetrne elektrarne ne pomeni omejitev glede dolžine in premera vetrovnika, števila nameščenih vetrnih elektrarn in s tem njegove produktivnosti.

ZAHTEVEK

Vetrna elektrarna s stalnim pretokom zraka, vključno z množico vetrnih elektrarn, ki vsebujejo vetrna kolesa z električnim generatorjem, grelni element in vetrovnik, označena s tem, da so vetrna kolesa z električnim generatorjem nameščena v podzemnih tunelih, povezanih z stolp, v katerem so nameščeni plinski gorilniki, na stolpu v ustju vetrovnika, izdelan iz polimernih materialov z ojačevalnimi rebri v obliki obročev in obešen na kablih na balon, je nameščen boben z rezili, nameščen z sposobnost vrtenja in ustvarjanja vakuuma pod vplivom vodoravnih zračnih tokov.