ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА

Полезная модель относится к ветроэнергетике и может найти применение для преобразования энергии ветра в электрическую, механическую и другие виды энергии
Известна вероэнергетическая установка по патенту РФ №2256818, в которой повышение рентабельности получения электроэнергии из энергии ветра достигается за счет ускорения его потока. Для этого в ветряном генераторе с ротором, имеющим лопасти, выполненные с возможностью поворота и соединенные с устройствами для преобразования энергии ветра в энергию другого вида, содержащем ветронаправляющий канал, имеющий зону впуска ветра и зону выпуска ветра, зона впуска ветра состоит из первого участка для поступления в него ветра и имеющего постоянное поперечное сечение; второго участка для ускорения потока ветра, в котором выполнена первая часть с последовательно уменьшающимся поперечным сечением, вторая часть с постоянным поперечным сечением, в конце которой установлен ротор; при этом указанные участки имеют такую форму, при которой ускоренный поток ветра будет иметь направление, перпендикулярное плоскости выноса лопастей ротора; б) зона выпуска ветра состоит из третьего участка, в котором выполнена первая часть с постоянным поперечным сечением, вторая часть с последовательно увеличивающимся поперечным сечением; и четвертого участка с постоянным поперечным сечением, причем форма указанных третьего и четвертого участков является по существу симметричной относительно плоскости выноса лопастей ротора второму и первому участкам зоны впуска ветра, соответственно, при этом все участки ветронаправляющего канала имеют круглое поперечное сечение, и ротор охватывает круглую площадь.
Как понятно из вышеизложенного, конструкция обуславливает ускорение ветряного потока, который - с помощью роторов небольшого размера -обеспечивает достижение результатов, аналогичных получаемым в настоящее время с помощью роторов гораздо большего размера, энергии.
При всех очевидных достоинствах, установка - прототип обладает рядом недостатков одним из которых является конструктивная сложность ветронаправляющего канала, который сам по себе разделен на ряд зон, имеющих сложнопрофилированное внутреннее сечение. Ветронаправляющий канал должен быть изготовлен и стационарно установлен. В случае отсутствия какой бы то ни было ветровой активности, установка бездействует, так как направлять и ускорять нечего. Все это снижает рентабельность и функциональные возможности установки -прототипа.
Между тем, в любом населенном пункте имеются дымовые трубы теплоэлектростанций, котельных и других промышленных производств, предназначенные для удаления в верхние слои атмосферы продуктов сгоревшего топлива и загрязненного промышленного воздуха многие из них в силу ряда причин в настоящее время не работают по назначению и стоят без дела.
Задача, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является устранение указанных недостатков, а именно, повышение функциональных возможностей и рентабельности в целом ветроэнергетической установки.
Поставленная задача решается тем, что ветроэнергетическая установка содержащая ротор с лопастями, связанный с устройством для преобразования энергии вращения ротора в энергию другого вида и ветронаправляющий канал в отличие от прототипа, в качестве ветронаправляющего канала использована дымовая труба промышленного производства, ротор с
лопастями установлен внутри этой трубы в нижней ее части, а на верхнем устье трубы расположен второй ротор с лопастями также связанный с устройством для преобразования энергии вращения ротора в энергию другого вида, причем ось первого ротора совпадает с продольной осью трубы, а ось второго ротора перпендикулярна к ней.
Поставленная задача решается также тем, что второй ротор установлен с возможностью поворота в горизонтальной плоскости.
На фиг.1 показан общий вид заявляемой ветроэнергетической установки.
Ветроэнергетическая установка состоит из первого ротора с лопастями 1, установленного внутри дымовой трубы промышленного производства 2. Ось вращения первого ротора 1 совпадает с продольной осью трубы 2. На верхнем устье трубы расположен второй ротор с лопастями 3, установленный на подшипниковой основе 4. Ось вращения второго ротора 3 перпендикулярна продольной оси трубы. Оба ротора связаны с устройством 5 для преобразования механической энергии вращения ротора в другие виды энергии, например электрическую.
Заявляемая Ветроэнергетическая установка работает следующим образом. В нижней части дымовой трубы 2 устанавливается ротор с лопастями 1. Ось вращения ротора совпадает с продольной осью трубы. За счет естественной тяги в трубе имеется движение воздушного и/или дымового потока, который приводит в движение лопасти ротора 1. Механическая энергия вращения ротора преобразуется устройством 5 в энергию другого вида, например электрическую. Количество вырабатываемой данным ротором энергии не зависит от наличия и интенсивности атмосферного ветра. Оно зависит от скорости воздушного потока внутри трубы, который определяется тягой, зависящей от разности давления в нижней и верхней частях трубы. Разность давления, в свою
очередь зависит от высоты трубы. Этот показатель является постоянным для каждой трубы. Однако, наличие второго ротора 3 с лопастями на верхнем устье трубы 2 позволяет повысить количество вырабатываемой энергии. Во-первых, второй ротор работает как традиционная ветроэнергетическая установка, поскольку ось вращения ротора за счет подшипникового основания устанавливается навстречу ветровому потоку (эффект флюгера). Под действием ветра лопасти второго ротора начинают вращаться и создают разряжение на выходном устье трубы. За счет этого перепад давления между нижней и верхней частью трубы увеличивается, скорость воздушного потока тоже и, следовательно, количество вырабатываемой энергии первым генератором также увеличивается.
Таким образом, в общем случае, количество вырабатываемой такой установкой энергии определяется соотношением
Σ
1
2
Q=Q+Q
1
1
2
При этом Q=f(P-P);
1
где P - давление в нижней части трубы;
2
P - давление в верхней части трубы.
Увеличить эту разность, а следовательно и получаемую мощность можно либо увеличив высоту трубы, что неприемлемо, либо понизив значение давления Р2. Для этих целей служит дополнительный ветровой электрогенератор. Вращение лопастей его ветроколеса создает на верхнем конце трубы дополнительное разряжение, т.е уменьшается значение Р2, что ведет к увеличению тяги и повышению мощности, вырабатываемой нижним ветровым электрогенератором. Кроме того, верхний ветровой генератор сам вырабатывает электроэнергию, что повышает к.п.д. установки в целом, т.е по сути выполняет двойную функцию. Налицо синергетический эффект, т.е
суммарная мощность двух ветровых электрогенераторов (верхнего и нижнего) больше чем сумма их возможных мощностей по отдельности
Использование заявляемого технического решения позволяет не только получать энергию экологически чистым способом от атмосферной ветровой нагрузки, но и получить дополнительную энергию за счет тяги в высотной дымовой трубе вне зависимости от наличия атмосферного ветра. Решается вопрос об относительно стабильном энергоснабжении даже в зоне с неустойчивой ветровой нагрузкой, т.к. имеет место стабильная составляющая количества получаемой энергии не зависящая от атмосферного ветра, а также решается вопрос использования дымовых труб остановленных предприятий. Все это повышает рентабельность и функциональные возможности ветроэнергетическорй установки.