Способ повышения эффективности работы ветроэнергетических установок в условиях высокогорья

Изобретение относится к использованию природных возобновляемых источников энергии. Способ повышения эффективности работы ветроэнергетических установок в условиях высокогорья заключается в создании комплекса технических устройств и установок, включающего аэродинамическую установку, проложенную по склону горы и установленную соосно с генератором, ветротурбиной и с распределительным устройством на выходе, и расположении ВЭУ вокруг распределительного устройства. Аэродинамическая установка представляет собой коническую трубу с установленной на входе нагревательной камерой с рядами тепловых элементов, работающих от солнечных батарей с аккумуляторами. Распределительное устройство содержит флюгерное автоматическое устройство, которое через диффузоры направляет ветровой поток из распределительного устройства на ВЭУ лишь в сторону, совпадающую с направлением естественного ветрового потока, перекрывая доступ в другом направлении. Ветротурбина при запуске аэродинамической установки раскручивается от внешнего источника энергии, причем автоматическое устройство отключает генератор от внешнего источника энергии, как только на ветротурбину начинает поступать теплый воздух от нагревательных элементов и переводит его в режим генерации. Техническим результатом является повышение стабильности получения электроэнергии. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к области использования природных возобновляемых источников энергии.

Известен способ повышения эффективности работы автономных ветроэнергетических установок ВЭУ (RU 2 321 769 C1 F03D 11/00), позволяющий за счет изменения контура лесопосадок получить усиление естественного ветрового потока, направляемого на ВЭУ.

Также известен способ термопреобразования солнечной энергии (RU 2 267 061 С2 F24J 2/42), где усиление естественного ветрового потока происходит за счет конструкции пластин, разогреваемых солнечными лучами.

Известны также изобретения направленные на повышение эффективности использования ветрового потока (RU 2 673 021 С2 F03D 5/02) за счет конструктивных изменений самих ВЭУ. Это и установки ВЭУ на высоких дорогих матчах, и плавучая роторная ВЭУ и прочие.

Все вышеперечисленные способы основаны на использовании естественного ветрового потока, основным недостатком которого является его нестабильность, а значит и нестабильность получаемой электроэнергии, вырабатываемой ВЭУ.

Предлагаемый способ основан на создании стабильного искусственного ветрового потока получаемого в результате работы комплекса различных устройств и установок, и направляемого на лопасти ВЭУ, что позволяет к минимуму свести этот основной недостаток в работе ВЭУ.

Кроме этого, предложенный способ позволяет использовать круговое расположение ВЭУ вокруг распределительного устройства, что в свою очередь косвенно, за счет зоны разрежения создаваемых ВЭУ, работающих под воздействием искусственного ветрового потока, повышает эффективность работы ВЭУ, работающих под воздействием естественного ветрового потока на находящихся в зоне действия распределительного устройства. Предлагаемый способ позволяет упростить конструкцию матч, сделать их недорогими и более простыми в монтаже.

Основным элементом в реализации предложенного способа является аэродинамическая установка (фиг. 1), представляющая собой коническую трубу (1), проложенную по склону горы, на входе которой после воздухозаборника (3) размещена нагревательная камера (4). В нагревательной камере находятся несколько рядов нагревательных элементов, которые работают от солнечных батарей с аккумуляторами (2) с тем, чтобы на выходе нагревательной камеры получать заданную температуру воздуха. На выходе аэродинамической установки устанавливается ветротурбина (5) с генератором (6) и распределительным устройством (7). Существующие аналоги подобных аэродинамических установок действуют в статическом положении. Существенным отличием предлагаемой установки является то, что с помощью установленного соосно с ветротурбиной генератора или другого двигателя ветротурбина раскручивается от внешнего источника энергии. Раскрученная ветротурбина вытягивает холодный слой воздуха в аэродинамической трубе, сообщая ускоренное движение теплому воздуху от нагревательной камеры.

Как только теплый воздух начинает поступать к ветротурбине, отключается внешний источник вращения ветротурбины и она стабилизирует свое вращение под воздействием разницы температур и разницы давления. То есть происходит переход аэродинамической установки из статического состояния в динамическое, и аэродинамическая установка превращается в, своего рода, аэродинамический двигатель. И как всякий двигатель его необходимо завести, что и происходит с помощью внешнего источника энергии. Установленный соосно с вращающейся ветротурбиной генератор переводится в режим генерации, вырабатывая электроэнергию, а ветровой поток от работающей ветротурбины поступает в распределительное устройство, откуда с помощью гибких диффузоров (8) на лопасти ветроэнергетических установок (9), причем только в сторону направления естественного потока воздуха. Таким образом, резко возрастает эффективность работы ветроэнергетических установок работающих под воздействием постоянного ветрового потока от работающей ветротурбины.

Естественный поток воздуха является лишь вспомогательным положительным фактором. В данном комплексе предполагается использовать ВЭУ как с вертикальной, так и с горизонтальной осью вращения, на коротких недорогих мачтах, на которые в зоне прохождения солнечных лучей навешиваются солнечные батареи.

Повышению эффективности работы предлагаемого ветроэнергетического комплекса способствует и широкое применение автоматики. Так, флюгерное автоматическое устройство направляет ветровой поток из распределительного устройства на ВЭУ лишь в сторону, совпадающую с направлением естественного ветрового потока, перекрывая доступ в другом направлении. Автоматическое устройство в нагревательной камере включает лишь то количество нагревательных элементов, которое необходимо для создания заданной температуры на выходе из камеры.

Автоматическое устройство отключает генератор от внешнего источника энергии, используемого для запуска аэродинамической установки, и переводит его в режим генерации после запуска аэродинамической установки.

Таким образом, способ использования вышеизложенного ветроэнергетического комплекса позволяет получить более стабильную электроэнергию с большим К.П.Д. от работы ВЭУ и дополнительную электроэнергию от генератора и солнечных батарей, на мачтах ветроэнергетических установок, но только в условиях высокогорья.

Если такой высокогорный ветроэнергетический комплекс расположен вблизи моря или океана, то полученную на таком высокогорном комплексе электроэнергию можно направить на опреснительную установку для получения пресной воды, что весьма актуально для многих регионов.

Литература

1. Гвоздь (Гвоздев) В.К. Будущее экономики Крыма в зеленой энергетике. - Республика Крым, «Аргументы Недели. Крым», 2020. URL: https://argumenti.ru/society/2019/04/610603.

1. Способ повышения эффективности работы ветроэнергетических установок в условиях высокогорья, заключающийся в создании комплекса технических устройств и установок, включающего аэродинамическую установку, проложенную по склону горы и установленную соосно с генератором, ветротурбиной и с распределительным устройством на выходе, и расположении ВЭУ вокруг распределительного устройства, отличающийся тем, что аэродинамическая установка представляет собой коническую трубу с установленной на входе нагревательной камерой с рядами тепловых элементов, работающих от солнечных батарей с аккумуляторами, распределительное устройство содержит флюгерное автоматическое устройство, которое через диффузоры направляет ветровой поток из распределительного устройства на ВЭУ лишь в сторону, совпадающую с направлением естественного ветрового потока, перекрывая доступ в другом направлении, а ветротурбина при запуске аэродинамической установки раскручивается от внешнего источника энергии, причем автоматическое устройство отключает генератор от внешнего источника энергии, как только на ветротурбину начинает поступать теплый воздух от нагревательных элементов, и переводит его в режим генерации.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что ВЭУ выполнены с горизонтальной или с вертикальной осью вращения и установлены на мачтах.

3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что солнечные батареи установлены на мачтах в зоне прохождения солнечных лучей.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в нагревательной камере содержится автоматическое устройство, которое включает лишь то количество нагревательных элементов, которое необходимо для создания заданной температуры на выходе из камеры.