(57)【要約】  本発明は、エネルギー分野に関し、具体的には、風力エネルギーを電気に変換するデバイスに関する。電気エネルギーへの風力エネルギー変換方法は、風力エネルギーが、ガイドベルト１に沿って直線的に移動する風力エネルギー変換モジュール９のケーシング上に搭載される受信部１０によって、風力エネルギー変換モジュール９の運動エネルギーに変換されることと、ケーシング上に搭載される電気エネルギー発生デバイスによって電気エネルギーに変換されることとを含む。ガイドベルト１に誘導される全ての風力エネルギー受信部１０の全面積の外部状況に応じて、連続制御を行う。特定の実施形態では、主要プロファイル及び少なくとも１つの傾斜フラップを含む複合の空気力学的プロファイルを伴う羽根を使用することが好ましい、風力エネルギー変換モジュール９に対する風力エネルギー受信部１０の設定角度、風力エネルギー変換モジュール９の移動速度、空気力学的プロファイル、及び風力エネルギー受信部１０のそれぞれの領域、という外部状況に応じて、連続制御を行う。また、本方法の実施形態に関するシステムが要求される。【選択図】図１【特許請求の範囲】
【請求項１】
風力エネルギーを電気エネルギーに変換するための方法であって、風力エネルギーが、ガイドベルトに沿って直線運動を行う移動可能風力エネルギー変換モジュールのケーシング上に搭載される風力エネルギー受信部によって前記風力エネルギー変換モジュールの運動エネルギーに変換されることと、
前記風力エネルギーは、電気エネルギー発生デバイスによって電気エネルギーに変換されることと、を含み、
外部状況に従って、不断の調節が、前記ガイドベルトに運ばれる前記風力エネルギー受信部の全面積に行われる、方法。
【請求項２】
外部状況に従って、不断の調節が前記風力エネルギー変換モジュールに対する前記風力エネルギー受信部の設定角度に行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
外部状況に従って、不断の調節が前記風力エネルギー変換モジュールの速度に行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
外部状況に従って、不断の調節が各前記風力エネルギー受信部の空気力学的プロファイルに行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
外部状況に従って、不断の調節が各前記風力エネルギー受信部の前記面積に行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
主要プロファイル及び少なくとも１つの傾斜フラップを含む複合の空気力学的プロファイルを伴う羽根は、前記風力エネルギー受信部として使用される、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
ロータリー型発電機は前記電気エネルギー発生デバイスとして使用され、前記ロータリー型発電機は、前記ガイドベルトと接続するギヤレールを進むギヤホイールに強固に接続するシャフトを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
リニア発電機は発電デバイスとして使用され、前記ケーシング上に搭載される前記リニア発電機の可動部分は、前記リニア発電機の固定部に沿って移動し、前記ガイドベルトと接続する、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記ガイドベルトは、前記風力エネルギー変換モジュールが多方向に移動する少なくとも２つの密接して離間している領域で構成される、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
全ての前記風力エネルギー受信部の前記全面積は、現時点における風状況に従って、さらなるモジュールを前記ガイドベルトに加えることによって、またはモジュールを前記ガイドベルトから取り外すことによって変化する、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
風力エネルギーを電気エネルギーに変換するためのシステムであって、
ガイドベルトと、
風力エネルギーに起因して前記ガイドベルトに沿って移動するように構成される風力エネルギー受信部を含む、風力エネルギー変換モジュールと、
前記風力エネルギー変換モジュールの移動を制御及び調整させるためのデバイスと、を備え、
前記ガイドベルトは、前記風力エネルギー変換モジュールと相互作用する接触ガイドと接続し、前記エネルギー変換モジュールの移動中に電流発生を確実にし、
前記風力エネルギー変換モジュールの移動を制御及び調整させるための前記デバイスは、現時点における風状況に従って、さらなるモジュールを前記ガイドベルトに加えることによって、または前記モジュールを前記ガイドベルトから取り外すことによって動作中の前記モジュールの数を変更するように構成される、システム。
【請求項１２】
前記モジュールの移動を制御及び調整させるための前記デバイスは、現時点における風状況に応じて、各前記モジュールの速度を連続的に変化させるように構成される、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記モジュールの移動を制御及び調整させるための前記デバイスは、現時点における風状況に応じて、風に対する各前記風力エネルギー受信部の配向を連続的に変化させるように構成される、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１４】
前記モジュールの移動を制御及び調整させるための前記デバイスは、現時点における風状況に応じて、各前記モジュールの空気力学的プロファイル及び／または羽根面積を連続的に変化させるように構成される、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１５】
前記ガイドベルトは、アクセスブリッジの形状の支持構造に搭載される、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１６】
前記ガイドベルトは、前記風力エネルギー変換モジュールを移動させるように構成される険しい地帯または山岳地帯に湾曲するように作成される、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１７】
前記ガイドベルトは閉鎖されている、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１８】
前記ガイドベルトは、レールトラックの形状で作成されている、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１９】
前記ガイドベルトは、モノレールの形状である、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２０】
前記ガイドベルトは直線部分及び湾曲部分を含み、前記ガイドベルトの少なくとも１つの直線部分及び／または湾曲部分は少なくとも２つの水平ガイドから成る、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２１】
前記ガイドベルトは直線部分及び湾曲部分を含み、前記ガイドベルトの少なくとも１つの直線部分及び／または湾曲部分は少なくとも２つの直立ガイドから成る、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２２】
前記ガイドベルトは直線部分及び湾曲部分を含み、ガイドウェブの少なくとも１つの直線部分及び／または湾曲部分は水平ガイドに対する少なくとも２つの傾斜部から成る、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２３】
前記ガイドベルトに沿って移動させる能力は、前記ガイドベルトとの前記風力エネルギー変換モジュールの磁気相互作用に起因する、請求項１１に記載のシステム。
【請求項２４】
前記システムは、前記風力エネルギー変換モジュールが多方向に移動する前記ガイドベルトの少なくとも２つの密接して離間している部分を備え、それにより、風移動の方向における前記エネルギー変換モジュールの次の列のそれぞれは、前の列の下流の吹き下ろし流量を使用することができる、請求項１１に記載のシステム。
【請求項２５】
前記接触ガイドは軟磁性鋼鉄から作成されるエンドレスギヤレールの形状で作成され、歯の上の巻線と、電磁力によって、前記風力エネルギー変換モジュール内に含有される少なくとも１つの短いレールと相互作用し、前記相互作用中に電流を発生するように構成されるリニア発電機として単一デバイスを形成する、請求項１１に記載のシステム。
【請求項２６】
前記接触ガイドは、機械力による前記モジュールの移動において、少なくとも１つのギヤと相互作用するギヤレールの形状で作成され、少なくとも１つの前記ギヤが前記風力エネルギー変換モジュール内で含有され、前記ギヤレール上を進むように構成され、各前記風力エネルギー変換モジュールは、前記ギヤに機械的に結合されるロータリー型発電機を備える、請求項１１に記載のシステム。
【請求項２７】
前記モジュールの移動を制御及び調整させるための前記デバイスは、情報信号として各前記モジュールの発生した電気のパラメータを使用する、請求項１１に記載のシステム。
【請求項２８】
各前記モジュールの発生した前記電気のパラメータは、電流の強さ、電圧、周波数、または位相である、請求項２７に記載のシステム。
【請求項２９】
少なくとも１つの前記風力エネルギー変換モジュールは、前記ガイドベルトを診断するための機器を備える、請求項２１に記載のシステム。
【請求項３０】
少なくとも１つの前記風力エネルギー変換モジュールは、前記ガイドベルト及び前記接触ガイドを清掃するための除雪機器を備える、請求項２１に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エネルギー分野に関し、より具体的には、空気流動力を使用することによって、電気エネルギーを発生させる風力発電所に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガイドベルトと、風力エネルギーに起因してガイドベルトに沿って移動するように構成される風力エネルギー受信部を含む風力エネルギー変換モジュールとを備え、電気エネルギーへの風力エネルギー変換の方法を実施することを可能にする、風力エネルギー変換システムであって、風力エネルギーは、搬送台上に搭載され及びローラ支持部を伴う誘導経路に沿って直線的に移動する空気力学的プロファイルを伴う羽根によって、風力エネルギー変換モジュールの運動エネルギー及び電気エネルギーに変換される、風力エネルギー変換システム（国際公開第２０１６１５０５６１号）は、先行技術から既知である。
【０００３】
また、風力エネルギー変換方法を実施する電気エネルギーへの風力エネルギー変換のためのシステムであって、風力エネルギーは、閉鎖レールトラックに沿って直線的に移動する台車のケーシング上に搭載される帆によって、風力エネルギー変換モジュールの運動エネルギーに変換され、機械式発電機によって電気エネルギーに変換されるシステム（欧州特許出願公開第２０７８８５３号明細書）は既知である。
【０００４】
また、直線部分及び湾曲部分から成るガイドベルトと、風力エネルギーに起因してガイドベルトに沿って移動するように構成され、風に対して配向するように構成される風力エネルギー受信部を含む、風力エネルギー変換モジュールとを備える、風力エネルギー変換システムは既知である。
【０００５】
電気エネルギーへの風力エネルギー変換方法を実施することを可能にするシステムであって、このシステムでは、風力エネルギーは、レールトラックに沿って直線運動を行う可動式風力エネルギー変換台車のケーシング上に搭載される羽根プロファイルによって、風力エネルギー変換モジュールの運動エネルギーに変換され、及びケーシング上に搭載される発電機によって電気エネルギーに変換され、ここでプロファイルは機械駆動により配向される（仏国特許出願公開第２２９７３３３号明細書）。
【０００６】
電気への風力エネルギーの変換のためのシステムであって、このシステムでは、風力エネルギーが、閉鎖レールトラックに沿って直線的に移動する風力エネルギー変換モジュールを移動させるケーシング上に搭載される空気力学的動作部によって、風力エネルギー変換モジュールの運動エネルギーに変換され、及び発電機によって電気エネルギーに変換される方法を実施する（国際公開第２０１６１５４７５７号）。
【０００７】
上記に説明した全ての解決策は風力エネルギー受信部の直線運動の原理を使用し、先行技術から既知である従来の解決策は風力エネルギー受信部の回転運動を使用する。
【０００８】
先行技術から既知である技術的解決策の一般的な不利点は、以下に説明される。
−ガイドベルトのモジュール上の合計の数を変化させることができなく、結果として、動作中の風力エネルギー受信部の全面積を変化させることが可能ではなく、広範囲の風速において最大の風力エネルギー使用係数（ＣＷＥＵ）で、システム動作不能に導く。
−動作中の風力エネルギー受信部の下流の流れ吹き下ろしによって生じる風力エネルギー損失をなくすことができない。
−風力エネルギー受信部の低速の並進速度におけるシステムの効率的運転ができず、空気力学的ノイズ及び超低音波の出現を引き起こす。
−本方法が羽根面積及び搭載される発電機容量を変化させることができないことに起因して、方法を実施できる風速の範囲が狭い。従来の風力発電機は、いくつかの推定によると、最適な性能で動作するのは、動作時間の１５％を超えない時間である。他の日では、風力は、動作するには非常に弱く、または非常に強いことがある。
−高速においてのみ効果的な動作モードを達成し、大容量の超低音波の発生、動物及び人々に対する危険性、鳥の大量死、プラントの周囲に制限領域を作る必要性をもたらす。
−高価な構造材料及び技術を使用させることを余儀なくする構造要素の高荷重。
−構造部品が大きい寸法になり、その重量が大きくなり、構造部品の輸送及び設置に特有の輸送及び設置作業が必要である。
−構造の保全性の低下。任意の大型部品の交換は特有の輸送及び設置作業が繰り返し必要である。
−いずれかの部品が故障した時に構造の動作が損失し、修復が完了するまで停止時間が生じる。
【０００９】
提案されたものに最も近いのは、電気エネルギーへの風力エネルギー変換方法と、本方法を実施するためのシステムであり、当該システムは、ガイドベルトと、風力エネルギーに起因してガイドベルトに沿って移動するように構成されるように作成されたカイトの形状の風力エネルギー受信部を含む風力エネルギー変換モジュールと、風力エネルギー変換モジュールの移動制御及び調整デバイスとを備え、ガイドベルトは、風力エネルギー変換モジュールと相互作用する接触ガイドと接続し、エネルギー変換モジュールの移動において電流発生を確実にする（ロシア国特許発明第２４５１８２６号明細書、２０１２年５月２７日公開）。既知のシステムでは、制御デバイスは、取り付けられたケーブルの形状の歪みに起因するカイトの迎え角を制御するように構成される。
【００１０】
規定の方法及びシステムは、以下の不利点を有する。
−ガイドベルト上のモジュールの合計数を変化させることができなく、結果として、動作中の風力エネルギー受信部の全面積を変化させることが可能ではなく、広範囲の風速において最大のＣＷＥＵで、システム動作不能に導く。
−動作中の風力エネルギー受信部の下流の流れ吹き下ろしによって生じる風力エネルギー損失をなくすことができない。
−風力エネルギー受信部の低速の並進速度におけるシステムの効率的運転ができず、空気力学的ノイズ及び超低音波の出現に導く。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】国際公開第２０１６１５０５６１号
【特許文献２】欧州特許出願公開第２０７８８５３号明細書
【特許文献３】仏国特許出願公開第２２９７３３３号明細書
【特許文献４】国際公開第２０１６１５４７５７号
【特許文献５】ロシア国特許発明第２４５１８２６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
要求される技術的解決策の技術的目的は、上記の不利点が無く、エネルギー効率が増加する風力エネルギー変換方法及びシステムを作ることである。
【００１３】
要求される技術的解決策によって達成する技術的結果は、モジュールの速度を減少させることによることを含む、高い風力エネルギー使用係数（ＣＷＥＵ）を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
技術的結果は電気エネルギーへの風力エネルギー変換方法の使用によって達成し、風力エネルギーは、ガイドベルトに沿って直線的に移動する移動可能な風力エネルギー変換モジュールのケーシング上に搭載される風力エネルギー受信部によって、風力エネルギー変換モジュールの運動エネルギーに変換され、発電デバイスによって電気エネルギーに変換され、本発明に従って、連続制御は、ガイドベルトに配置される全ての風力エネルギー受信部の全面積の外部状況に応じて行われる。
【００１５】
特定の実施形態では、
−風力エネルギー変換モジュールに対する風力エネルギー受信部の設定角度の外部状況に応じて、連続制御を行うこと、
−風力エネルギー変換モジュール速度の外部状況に応じて、連続制御を行うこと、
−各風力エネルギー受信部の空気力学的プロファイルの外部状況に応じて、連続制御を行うこと、
−風力エネルギー変換モジュール領域の外部状況に応じて、連続制御を行うこと、
−主要プロファイル及び少なくとも１つの傾斜フラップを含む複合の空気力学的プロファイルを伴う羽根を、風力エネルギー受信部として使用すること、
−ロータリー型発電機を、ガイドベルトと接続するギヤレールを進むギヤホイールに強固に接続するシャフトを有する電気エネルギー発生のためのデバイスとして使用すること、
−リニア発電機を発電デバイスとして使用し、ケーシング上に搭載されるリニア発電機の可動部分は、リニア発電機の固定部に沿って移動し、ガイドベルトと接続すること、
−風力エネルギー変換モジュールが多方向に移動する少なくとも２つの密接して離間している領域があるガイドベルトを使用すること、
−現時点における風状況に応じて、さらなるモジュールをガイドベルトに加えることによって、またはモジュールをガイドベルトから取り外すことによって、風力エネルギー受信部の全表面積を変化させること、
を含む。
【００１６】
技術的結果は、また、電気への風力エネルギーの変換のためのシステムによって達成され、システムは、ガイドベルトと、風力エネルギーに起因してガイドベルトに沿って移動するように構成される風力エネルギー受信部を含む風力エネルギー変換モジュールと、風力エネルギー変換モジュールの移動制御及び調整デバイスとを備え、このガイドベルトは、風力エネルギー変換モジュールと相互作用する接触ガイドと接続し、エネルギー変換モジュールの移動中に電流発生を確実にし、本発明に従って、モジュールの移動を制御及び調整させるためのデバイスは、現時点における風状況に応じて、さらなるモジュールをガイドベルトに加えることによって、またはモジュールをガイドベルトから取り外すことによって動作中のモジュールの数を変更するように構成される。
【００１７】
特定の実施形態では、本システムは、以下のことによって特徴付けられる。
−モジュールの移動を制御及び調整させるためのデバイスは、現時点における風状況に応じて、各モジュールの速度を連続的に変化させるように構成され得る。
−モジュールの移動を制御及び調整させるためのデバイスは、また、現時点における風状況に応じて、風に対する各風力エネルギー受信部の配向を連続的に変化させるように構成され得る。
−モジュールの移動を制御及び調整させるためのデバイスは、現時点における風状況に応じて、各モジュールの空気力学的プロファイル及び／または羽根面積を連続的に変化させるように構成され得る。
−ガイドベルトは、アクセスブリッジの形状の支持構造に設置されることができる。
−ガイドベルトは、また、風力エネルギー変換モジュールを移動させるように構成される険しい地帯または山岳地帯に、湾曲するように作成されることができる。
−ガイドベルトは、閉ループであり得る。
−加えて、ガイドベルトは、レールトラックの形状で作成されることができる。
−後者の場合は、ガイドベルトは、モノレールの形状で作成されることが好ましい。
−ガイドベルトは直線部分及び湾曲部分を含み得、閉鎖されたガイドベルトの少なくとも１つの直線的部分及び／または湾曲部分は少なくとも２つの水平に分離されているガイド、または２つの垂直に分離されているガイド、または水平線に傾斜する２つのガイドから成り得る。
−ガイドベルトに沿った移動は、ガイドベルトとの風力エネルギー変換モジュールの磁気相互作用によって行われることができる。
−本システムは、風力エネルギー変換モジュールが多方向に移動するガイドベルトの少なくとも２つの密接して離間している部分を備えることが好ましく、それにより、風移動の方向におけるエネルギー変換モジュールの次の列のそれぞれは、前の列の下流の吹き下ろし流量を使用することができる。
−１つの特定の実施形態では、接触ガイドは、軟磁性鋼鉄から作成されるエンドレスギヤレールの形状で作成されることができ、歯の上の巻線と、電磁力によって、風力エネルギー変換モジュール内に含有される少なくとも１つの短いレールと相互作用し、その相互作用中に電流を発生するように構成されるリニア発電機として単一デバイスを形成する。
−別の特定の実施形態では、接触ガイドは、機械力によるモジュールの移動において少なくとも１つのギヤと相互作用するギヤレールの形状で作成されることができ、少なくとも１つのギヤは風力エネルギー変換モジュール内で含有され、ギヤレール上を進むように構成され、各風力エネルギー変換モジュールは、ギヤに機械的に結合されるロータリー型発電機を備える。
−モジュールの移動を制御及び調整させるためのデバイスは、情報信号として各モジュールの発生した電気のパラメータを使用する。
−各モジュールの発生した電気のパラメータは、電流の強さ、電圧、周波数、または位相である。
−少なくとも１つの風力エネルギー変換モジュールは、ガイドベルトを診断するための機器を備え得る。
−少なくとも１つの風力エネルギー変換モジュールは、ガイドベルト及び接触ガイドを清掃するための除雪機器を備え得る。
【００１８】
要求される技術的解決策の特定の実施形態の場合は、上記に開示した場合に限定されない。
【００１９】
要求される技術的解決策の本質は、図式的資料によって示される。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、レールプラントの基本バージョンである、電気エネルギーへの風力エネルギー変換システムの全体図を示す。
【図２】図２は、モジュールを追加することができる、レールプラントの同様の実施形態である。
【図３】図３は、横風動作に関するプラントの同様の実施形態である。
【図４】図４は、ガイドベルト部分がアクセスブリッジの形状の支持構造に搭載され、風力エネルギー変換モジュールが垂直に配向される、電気エネルギーへの風力エネルギー変換システムの実施形態を示す。
【図５】図５は、接触ガイドが軟磁性鋼鉄から作成されるエンドレスギヤレールの形状で作成され、風力エネルギー変換モジュール内に含有される歯の上の巻線と、少なくとも１つの短いレールと電磁力によって相互作用し、本質的に、相互作用中に電流を発生するように構成されるリニア発電機である単一デバイスを表す、電気エネルギーへの風力エネルギー変換システムの実施形態を示す。
【図６】図６は、接触ガイドが機械力によるモジュールの移動で少なくとも１つのギヤと相互作用するラックの形状で作成され、少なくとも１つのギヤが風力エネルギー変換モジュール内で含有され、ギヤレール上を進むように構成され、風力エネルギー変換モジュールは、ギヤに機械的に結合されるロータリー型発電機を備える、電気エネルギーへの風力エネルギー変換システムの実施形態を示す。
【図７】図７は、ガイドベルトがモノレールの形状で作成されている、電気エネルギーへの風力エネルギー変換システムの実施形態を示す。
【図８】図８は、ガイドベルトに沿って移動させる能力がガイドベルトと風力エネルギー変換モジュールの磁気相互作用に起因する、電気エネルギーへの風力エネルギー変換システムの実施形態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
下記には、空気力学的動作部として使用される羽根の例で要求される方法の実施形態の理論的基礎が説明される。
【００２２】
空気流動にわたって、羽根の移動の直線的部分を配向する方法及びシステムの実施形態がある。
【００２３】
本システムの空気力学的計算は、流動にわたって増加する羽根速度において、１平方メートルからの電力は、高速になるまで増大する（羽根の空気力学的品質に応じて、１５ｍ／ｓから２００ｍ／ｓに増大する）ことを示す。
【００２４】
依存関係はほぼ線形である。
【００２５】
また、羽根構造の荷重は増大する。
【００２６】
この場合の主な影響を及ぼす基準は、速度（流動にわたる羽根の速度と、風速との比率）である。
【００２７】
速度が２未満である場合、羽根の空気力学的品質は小さな役割を果たし、羽根プロファイルの運搬能力は大きな役割を果たし、速度が２を超える場合、空気力学的品質は重要になり、値が５を超える場合、空気力学的品質は非常に重要になる。さらに、羽根速度が遅くなるにつれて、流れ吹き下ろしが大きくなる。
【００２８】
設計されたプラントに関して、羽根の速度は、
安全性、環境保全性、心理的快適性の理由に関して１０ｍ／ｓ〜１５ｍ／ｓ、
空気力学的ノイズに関して６０ｍ／ｓ、
転回するときの遠心過負荷に関して５ｍ／ｓ〜３０ｍ／ｓ、
に制限されるべきである。
【００２９】
実際には、プラント制御を構造化するとき、上記の制限を考慮して羽根の最高速度に到達するべきである。
【００３０】
空気力を生じる羽根の能力は、局所の空気流動に対する羽根設定角度に依存する。局所（羽根の領域内）の空気流動は、羽根速度、制動、及び風力発電機による流動の傾きのベクトル値による自然風の流動とは異なる。
【００３１】
制御パラメータ：
入力パラメータ：
−見掛け風速、
−見掛け風向、
−実際の風速、
−実際の風向、
−モジュール速度、
−モジュール間の距離、
−ターンオーバー点を通過するモジュール、
−動作中の羽根の全面積。
【００３２】
制御パラメータ：
−見掛けの風に対する羽根設定角度、
−主要の羽根プロファイルに対するフラップ設定角度（フラップを伴う羽根を使用するときの角度）、
−羽根面積、
−動作中の羽根の全面積、
−モジュール速度
【００３３】
パラメータ及び制御方法：
見掛けの風に対する羽根設定角度は、羽根回転サーボ駆動を使用して、または、サーボ駆動補助空気力学的表面（安定器）の補助により設定される。見掛けの風は、直接移動する羽根によって知覚する風であり、全ての速度ベクトルの加算の結果は、実際の風力ベクトルを伴う風力発電機の動作から生じる。
【００３４】
この制御目的は、変化する見掛けの風に対する一定の最適な羽根設定角度を維持し、風力が増加して羽根に関する空気力制限に到達するとき、アルゴリズム（例えば、風１ｍ／ｓあたり１度減らす）に従って設定角度を徐々に減らすことである。モジュールが風上列から風下列まで転回するとき、サーボドライブは、羽根推力ベクトルを転回する反対側の羽根角度だけ転回する。方向センサ、風速センサ、及び転回点センサは、初期データを提供する。サーボ安定器を使用する場合、同時に風向センサ及び空気力学的増幅器が使用される。
【００３５】
主要の羽根プロファイルに対するフラップ設定角度（フラップを伴う羽根を使用するとき）は、フラップサーボモーターを使用して、または、サーボ駆動補助空気力学的表面（安定器）の補助により設定される。
【００３６】
この制御目的は、主要な羽根プロファイルに対する一定の最適なフラップ設定角度を維持し、風力が増加して羽根に関する空気力制限に到達するとき、アルゴリズム（例えば、風１ｍ／ｓあたり３度減らす）に従って設定角度を徐々に減らすことである。モジュールが風上列から風下列まで転回するとき、サーボドライブは、羽根推力ベクトルを転回する反対側のフラップ角度だけ転回する。方向センサ、風速センサ、及び転回点センサは、初期データを提供する。サーボ安定器を使用する場合、同時に風向センサ及び空気力学的増幅器が使用され、２つの機能を行う―全体として、フラップ設定角度を制御し、羽根角度を制御する。
【００３７】
羽根面積は、動作中のモジュールの数の変化を使用しない場合、動作中の羽根の全面積の最適値を達成するために、特定の風条件に応じて本システムによって設定され、電気発電機は電力貯蔵をもたらす。
【００３８】
動作中のモジュールの数は、２つのパラメータ（動作中の羽根の全面積、動作中の発電機の全容量）の最適値を達成するために、特定の風条件に応じて本システムによって設定される。風速が速くなるにつれて、羽根面積が大きくなり、風力エネルギーを最適に変換するための発電機の設備容量が大きくなる。
【００３９】
動作中の羽根の全面積。動作中の羽根の全面積と、風力発電機によって使用される風窓の全面積との比率に応じて、最大ＣＷＥＵの点は、ある速度（ブレードに沿った羽根速度と実際の風速との比率）に対応する。関連の羽根面積が小さくなるにつれて、最適速度が速くなる。風速が増加するとき、羽根を伴うモジュールの絶対速度は、最適なＣＷＥＵを維持するために増加するはずである。
【００４０】
しかし、モジュールの移動の実際の許容可能速度は、以下の要因によって制限される。
−プラントによって発せられる空気力学的ノイズ及び超低音
−可動部品の機械的ノイズ
−鳥の安全性
−構造物破壊中のがれきの安全な分散
−モジュールが転回点を通過する間の動荷重
【００４１】
動作上の安全及び環境保全性の視点から、羽根の絶対速度を小さくするべきである。ただし、低速の風力発電機に関して、風速が増加すると、速度の減少に起因してＣＷＥＵが減少する。風速が増加する場合でも一定の高レベルの風力発電機のＣＷＥＵを維持するために、動作中の羽根の全面積は増加する必要がある。実際のまたは見掛けの風速度センサのデータを使用する制御システムは、規定のアルゴリズムに従って、各羽根の面積を変化させることによって及び／または動作中のモジュールをベルトに加えることによって、または余分のモジュールをベルトから取り外すことによって、動作中の羽根の全面積を変化させる。
【００４２】
発電機の制動力を変化させることによって、モジュール速度を制御する。発電機の制動トルクは、全制動から負の値に、すなわち、モータモードに切り替える前に、発電機の電子制御によって変化する。発電機は、運動の機械力を電力に変換する制動を確実にする。全制動の場合、機械能力は、速度不足に起因してゼロになる。ゼロ制動の場合、速度は最大であるが、機械能力は、また、速度不足に起因してゼロになる。これらの２つの極端な場合の間に、風条件毎に、機械力及び電力が最大になる最適点がある。発電機制御システムは、発電機によって取り込まれる電力を変化させ、ひいては、発電機コイルに供給され及びコイルから取り込まれる電流パルスの電子制御によって、発電機により生じる制動トルクを変化させる。最も単純な場合、発電機コイルは交流電流ネットワークに対して直接動作し、交流電流ネットワークの周波数とのモジュール速度の同期は自動的に確実になる。
【００４３】
制御目的：
−全体として、モジュールの補助による最大の可能である風力エネルギー使用係数（ＣＷＥＵ）を確実にすること。全羽根面積毎に、風力発電機のＣＷＥＵが最大である最適速度（ベルトに沿った羽根速度と実際の風速との比率）がある。速度制御システムは、データを速度センサから及び実際のまたは見掛けの風方向センサから受信し、データをモジュールの速度センサから受信し、他のモジュールの位置についてのデータを受信し、発電機の制動トルクを調節し、最適速度を一定に維持し、以下の制限を考慮する：ベルトのこの部分の最大許容可能速度と、モジュールの衝突を防止するようなベルト上のモジュールの均等分布と、発生する交流／直流電流の所与の周波数を維持する必要性と、発電機の電気効率が最大である速度を考慮する必要性。
−起動時のモジュールが抵抗する能力を確実にすること。ほとんどの発電機は、風力発電機が微風で起動することを防止するかなりの起動抵抗力を有する。切替式磁気抵抗技術は、データをモジュール速度センサから受信する制御システムが、起動抵抗力を最小にし、起動を容易にすることを可能にする。
−モジュールの緊急停止を確実にすること。風速が安全動作制限を超える場合、データを実際のまたは見掛けの風速センサから受信する制御システムは、全てのモジュールの発電機の完全な制動を行う。
−輸送動作の性能を確実にすること：ベルトへのモジュールの入力、ベルトからのモジュールの出力、貯蔵部へのモジュールの輸送。
【００４４】
下記には、風力発電機の空気力学的計算の原理が説明される。
【００４５】
空気力学的計算は、２列の双方向に移動する羽根を備えるプラントに関して行われる。
【００４６】
プラントの空気力学的計算に関して、速度三角形は、実際の風速４ｍ／ｓ、６ｍ／ｓ、８ｍ／ｓ、１２ｍ／ｓと、羽根流動速度１ｍ／ｓ〜１５ｍ／ｓ（１ｍ単位）とに関して作られている。以下の速度ベクトルは、速度三角形に考慮されるものである。
−実際の風速、
−横風羽根速度、
−流動制動、
−流れ吹き下ろし。
【００４７】
風速及び羽根移動の組み合わせ毎に、２列毎の見掛けの風の速度ならびに方向、及び結果として生じる空気力の方向を判定する。取得データに従って、速度の組み合わせ毎に以下のパラメータを使用して、所与の風窓に必要な羽根面積を計算する。
−風力発電機の提案された設置領域の空気密度、
−選択された外形の最適な揚力係数、
−羽根の選択された構造に対応する空気力学的品質
−風窓の選択サイズ
【００４８】
例としてのみ与えられる以下の実施形態は、請求項に係る発明の好ましい実施形態のより正確な理解を提供するために説明される。
【００４９】
好ましい実施形態では、以下のように、電気エネルギーにする風力エネルギー変換方法及びシステムを表すことができる。
【００５０】
風力エネルギー変換システムは、接触ガイドを伴うガイドベルト１と、風力エネルギー受信部１０を伴う風力エネルギー変換モジュール９（図１〜３）と、モジュールの移動を制御及び調整させるためのデバイス（図に示されない）とを備える。
【００５１】
ガイドベルト１は、直線部分及び湾曲部分から成る。部分は機械的に相互接続される。ガイドベルト１は、アクセスブリッジの形状の支持構造に設置されることができ、または不斉地もしくは山岳地帯で閉鎖された曲線形状から作成される（図４）。ガイドベルト１自体は、モノレールまたはレールトラックの形状で作成されることができる。ガイドベルト１の部分は、２つの水平に配列されているガイド、または２つの垂直に配列されているガイド、または水平線に向かって傾斜する２つのガイドから成り得る。風力エネルギー変換モジュール９は、風力エネルギー受信部１０を備え、風力に対する配向の可能性を有する。モジュール９は、風力エネルギーに起因して、ガイドベルト１に沿って車輪２の補助により移動する。ガイドベルト１に沿ったモジュール９のこの種類の移動は、例えば、磁気ベアリングの形状において実施されることができる（図８）。モジュール９の軌道は、接触ガイド及びガイドベルト１自体と強固に接続される。
【００５２】
接触ガイドは、軟磁性鋼鉄から作成される連続ギヤレール３の形状で作成されることができる。レール３は、風力エネルギー変換モジュール９の内部に含有される歯の上の巻線５と、短いレール４との電磁力によって相互作用し、それらが相互作用し接触デバイス８によってケーブル７を介して電流をネットワークに送達するとき、本質的に、電流を発生するように構成されるリニア発電機６の形状で単一デバイスを表す（図５）。また、接触ガイドは、機械力によるモジュール９の移動において、少なくとも１つのギヤ１４と相互作用するギヤレール１３の形状で作成されることができ、少なくとも１つのギヤ１４が風力エネルギー変換モジュール９の内部に含有され、ギヤレール１４を進むように構成され、風力エネルギー変換モジュール９は、ギヤ１４に機械的に結合されるロータリー型発電機６を含有する（図６）。
【００５３】
風力エネルギー変換モジュール９は相互に機械的に接続されない。モジュールの移動を制御及び調整させるためのデバイスは、現時点における風状況に応じて、さらなるモジュール９をガイドレール１の上に（例えば、レールトラック上に）導入することによって、またはモジュール９をガイドベルト１から取り外すことによって動作中のモジュール９の数を変更するように構成される。モジュール９の移動を制御及び調整させるためのデバイスは、また、現時点における風状況に応じて、モジュール９のそれぞれの速度及び風に対する各風力エネルギー受信部１０の配向を連続的に変化させるように構成され得る。モジュールの移動を制御及び調整させるためのデバイスは、情報信号としてモジュール９のそれぞれの発生した電気のパラメータ（例えば、電流の強さ、電圧、周波数、または位相等）を使用することができる。本システムは、ガイドベルトを診断するための診断機器、接触ガイド、またはガイドベルト及び接触ガイドを清掃するための除雪機を含む特別なモジュールを備える。
【００５４】
電気エネルギーへの風力エネルギー変換方法であり、風力エネルギーは、空気力学的部分、すなわち、ガイドベルト１に沿って直線運動を行う移動可能な風力エネルギー変換モジュール９のケーシング上に搭載される風力エネルギー受信部１０によって（図１〜図４）、風力エネルギー変換モジュール９の運動エネルギーに変換され、モジュール９のハウジング上に搭載される電力発生デバイス６によって電気エネルギーに変換される（図５、図６）。パラメータは、外部状況に応じて連続的に制御される。外部状況として、風力エネルギー変換モジュール９及び風向に対する風力エネルギー受信部１０の設定角度、風力エネルギー変換モジュール９の速度、空気力学的プロファイル及び領域を含む風力エネルギー受信部１０のそれぞれの幾何学形状、ガイドベルト１に配置された全ての風力エネルギー受信部１０の全面積等が挙げられる。
【００５５】
主要プロファイル及び少なくとも１つの傾斜フラップを含む複合の空気力学的プロファイルを伴う羽根が、風力エネルギー受信部として使用されることができる（図５、図６）。
【００５６】
ロータリー型発電機を電力発生デバイス６として使用することが可能であり、ロータリー型発電機のシャフトに強固に接続されるギヤホイール１４は、ガイドベルト１と強固に接続されるギヤレール１３の周囲を進む。また、リニア発電機を使用することが可能であり、ケーシングに搭載されるリニア発電機の可動部分３は、リニア発電機の固定部４に沿って移動し、ガイドベルト１と強固に接続する。
【００５７】
本方法の実施形態は、ガイドベルト１が、風力エネルギー変換モジュール９が多方向に移動するガイドベルト１に少なくとも２つの密接して離間している部分があるように位置付けられ、風移動の方向におけるエネルギー変換モジュール９のそれぞれの連続する列は、前の列の後の吹き下ろし流量を使用して効率的に移動するように、実施されることができる（図１〜図３）。
【００５８】
現時点における風状況に応じて、各羽根の面積を変えることによって、及び／またはさらなるモジュール９をガイドベルト１に加えることによって、またはモジュール９をガイドベルト１から取り外すことによって、受信部１０の空気力学的動作部の全表面積を変化させることができる。
【００５９】
モジュール９に搭載される風力エネルギー受信部１０（すなわち、空気力学的動作部）に風が吹くとき、空気力は発生する。この力はモジュール９をガイドベルト１に沿って移動させ、風力エネルギー受信部１０は、風の方向に応じて、ガイドベルト１の各部分の最良の推力をもたらすような風の方向で一定に配向される。モジュール９に強固に設置される電気エネルギー発生デバイス６は、同様にガイドベルト１と接続される接触ガイドと相互作用する。発電機６及び接触ガイドの相互作用から生じる力によって行われる作業の結果として、発電機６は電流を発生させ、次に、電流はガイドベルト１に沿って横にあるネットワークに伝達される。発生した電気のパラメータに応じて、発電機６が実際に風力の影響を受けてモジュール９を移動させるための制動機であるため、モジュール９の速度の連続制御が発生する。また、特定の時点に配置されたいくつかのモジュール９の連続制御が行われる。例えば、モジュール９の診断または保守のために、所与の時間に全システムが停止されることなく及び全てのモジュールを取り外すことなく、モジュール９は貯蔵部１１に運ばれる。このために、事前に、ベルト１の部分は、閉輪郭に沿った移動から、貯蔵部１１に続く部分に切り替わり、要求されるモジュール９の現在の位置を考慮する。その時点のまたはこの領域内の風力エネルギーが操作等に十分ではない場合、電気エネルギー発生デバイス６はモータモードに移行し、ネットワークからの電気を消費する。同様に、モジュール９（特殊目的（例えば、診断または除雪）のモジュール９を含む）は、ガイドベルト１の上で誘導される。したがって、具体的には、本方法の実施形態が行われている間に風力エネルギー受信部１０の全表面積を変化させることが可能である。一般的な場合の本システムの上記の動作が、ガイドベルト１、発電機６、ガイドベルト１のある種類のモジュール９のベアリングがその特定の場合にどのように正確に作成されたかに依存しないことに留意されたい。
【００６０】
また、先行技術から既知である技術的解決策の上記の不利点がないことを除いて、請求項に係る発明は、極端な類似物を含む、いくつかの利点を有する。
−本発明は、機器及びソフトウェアを変更することなく、設置パラメータ（羽根の数、羽根の速度、羽根の角度、羽根の空気力学的プロファイル、別々の各羽根の面積、動作中の発電機の数）を変化させることにより広範囲の風力の最適なパラメータを維持することによって、風力エネルギーの平均年間回収を増加させることを可能にする。
−本発明は、本システムが、動物及び人に害をもたらす超低音の生成をなくす羽根の低速の下での最適モードで動作することを可能にし、生活者の近くにプラントを設置することを可能にする。
−本発明は、モジュール構造に基づいて、システムを構築することを可能にし、モジュールは、小型のシリアル製品であり、そのため、そのコストが減り、保守及び修復が簡略化され、設置場所への送達及び設置が簡略化される。
−風力エネルギー受信部は、遠心力が軽荷重でかかり、そのため、安価で耐久性のある構造材料、鋼鉄、及び繊維の使用を可能にする。
−本発明は、いずれかの幾何学形状及び経路長を使用することによって、領域の土地資源の適応性のある使用を可能にする。
−本発明は、経路長を増加させることによって及び動作中のモジュールの数を増加させることによって、本システムの電力を容易に増加させることを可能にする。
−本発明は、プラント全体を風に対して向かうように配向する必要がなく、風力のいずれかの方向において作動するシステムを構築することを可能にする。
−本発明を使用するとき、モジュールの一部の故障により、プラントを停止させないので、システム全体を停止することなく、モジュールのサービス及び修復作業を行うことが可能である。
−本発明は、鉄道輸送及びローラコースターのアトラクションの生産において、既に習熟された試作品の使用に基づいて、システムを構築することを可能にする。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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