ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ СТАНЦИЯ ПАНИБУДЛАСА

Полезная модель относится к области ветроэнергетики, точнее к ветроэнергетическим станциям (ВЭС), имеющим ветроколеса барабанного типа с горизонтальной осью вращения, преимущественно для установки на крыше здания. Однако ВЭС может быть использована и как отдельное сооружение.
Известна ВЭС с ветроколесами барабанного типа, содержащая входной направляющий аппарат в виде экранов для ускорения набегающего потока и генератор электрической энергии, кинематически связанный с ветроколесами (см. авторское свидетельство SU №1564375, F 03 D 3/02, 1988 г.).
Недостатками известной ВЭС является наличие подвижной траверсы, на которой установлены ветроколеса, и флюгеров для поворота траверсы на ветер, что значительно усложняет конструкцию и снижает надежность станции. Кроме того, дальнейшее наращивание единичной мощности ВЭС за счет установки дополнительных ветроколес затруднено вследствие ограниченной несущей способности траверсы.
Задачей полезной модели является упрощение конструкции, повышение надежности и придание возможности наращивания единичной мощности ВЭС за счет установки дополнительных ветроколес.
В основе решения поставленной задачи лежит техническое противоречие - с одной стороны необходимо обеспечить энергетическое развитие ВЭС, с другой - не снизить показатели надежности, не усложняя конструкцию ВЭС.
Поставленная задача решается тем, что в известной ВЭС, преимущественно для установки на крыше здания, содержащей ветроколеса барабанного типа, входные направляющие аппараты с конфузорными соплами в виде экранов, генератор электрической энергии кинематически связанный с ветроколесами, согласно полезной модели, ветроколеса
установлены последовательно торцами друг к другу с возможностью вращения относительно горизонтальной оси и кинематически связаны между собой, входные направляющие аппараты расположены горизонтально, причем с одной стороны конфузорные сопла направлены в верхнюю часть ветроколес, а с противоположной стороны - в нижнюю часть ветроколес, а на входе входных направляющих аппаратов установлены жалюзи.
Варианты ВЭС предусматривают расположение ветроколес в виде замкнутого в плане контура (многогранника) или пересекающихся рядов.
Другие варианты ВЭС предусматривают многоэтажную установку подобных контуров ветроколес.
В одном из вариантов в качестве экранов, образующих нижнюю поверхность конфузорных сопел, может быть использован скат крыши здания, на котором установлена ВЭС.
Установка ветроколес в ряд с возможностью вращения относительно горизонтальной оси торцами друг к другу с кинематической связью между собой, а также двустороннее горизонтальное расположение входных направляющих аппаратов дает возможность использовать ветра преимущественного направления в данной местности, т.е. обойтись без флюгеров и поворотных устройств, ориентирующих ВЭС на ветер, что упрощает конструкцию и повышает надежность ВЭС. Кроме того, рядовая установка ветроколес позволяет наращивать мощность ВЭС за счет присоединения дополнительных ветроколес к обоим концам ряда.
Расположение ветроколес в виде замкнутого в плане контура (многогранника) или пересекающихся рядов позволяет улавливать отдельными сторонами многогранника ветра разных направлений.
Многоэтажная установка подобных контуров ветроколес дает возможность наращивать мощность ВЭС при компактном расположении на ограниченной площади.
Использование скатов крыши здания, на котором установлена ВЭС, в качестве экранов, образующих нижнюю поверхность конфуэорных сопел,
также значительно упрощает и удешевляет конструкцию направляющих аппаратов.
Полезная модель поясняется схемами, где на фиг.1 показаны ветроколесо и направляющий аппарат в разрезе; на фиг.2, 3 - варианты ВЭС в плане; на фиг.4 - многоэтажная компоновка ВЭС.
ВЭС содержит основание 1, установленные на нем ветроколеса 2, входные направляющие аппараты с конфузорными соплами 3, 4, расположенными с противоположных сторон колес 2, генератор электрической энергии (не показан), кинематически связанный с колесами 2, жалюзи 5, установленные на входе сопел 3, 4. Сопла 3, 4 образованы экранами 6, 7, 8, 9. В качестве одного из нижних экранов 7 может быть использован скат крыши, на которой устанавливается ВЭС. Форма и размер лопастей ветроколес 2 выбирается в соответствии с ветровыми условиями данной местности, расположением площадки ВЭС и другими факторами и может быть, например, выбрана в виде ротора Савониуса. Размеры, соотношение и углы установки экранов 6, 7, 8, 9, образующих конфузорные сопла 3,4 входных направляющих аппаратов, подбираются расчетным путем. Отдельные ветроколеса 2 связаны между собой традиционными конструктивными узлами - муфтами и валами.
В варианте установки ВЭС в виде замкнутого контура, группа ветроколес 2 работает на один генератор, а все генераторы электрически связаны в силовой сети.
Таким же образом формируются группы ветроколес 2 и силовая электрическая сеть в многоэтажной установке.
ВЭС работает следующим образом. Ряд ветроколес 2 устанавливается конфузорными соплами 4 навстречу преимущественным среднемноголетним ветрам в данной местности. Воздушный поток ускоряется в конфузорном сопле 4 и, попадая на верхние лопасти ветроколес 2, вращает их. Поскольку колеса 2 вращаются синхронно за счет кинематической связи между собой, то вся группа создает суммарный крутящий момент и передает его по
единой кинематической связи на генератор, который и вырабатывает электрическую энергию. Далее электроэнергия стабилизируется известными способами по напряжению и частоте и подается потребителям - на освещение, обогрев помещений или привод различных механизмов.
В случае усиления ветра до штормовых величин жалюзи 5 перекрывают вход сопел 3,4 и колеса 2 выводятся из-под штормового ветра.
Сезонная смена среднемноголетних ветров, как правило, меняет направление ветра на прямо противоположное, в этом случае работает сопло 3, направляя воздушный поток в нижнюю часть ветроколес 2, и они вращаются в ту же сторону.
В замкнутом контуре отдельные группы ветроколес 2 улавливают ветра разных направлений и за счет этого ВЭС в целом постоянно вырабатывает электроэнергию. Такой вариант особенно подходит для животноводческих комплексов, имеющих форму квадрата, прямоугольника. Для комплексов с пересекающимися зданиями предназначена крестообразная форма ВЭС.
Отдельные ВЭС целесообразно монтировать в виде многоэтажных сооружений, где каждый этаж сформирован в виде замкнутого или крестообразного контура, подобного предыдущему и последующему контуру. Ветроколеса 2 работают отдельными группами, поэтажно или в пределах отдельных вертикальных сборок.
С целью ремонта и технического обслуживания ВЭС, предусмотрено поэтажное или порядное отключение ветроколес, при этом ВЭС не прекращает выдавать электроэнергию.
Промышленная применимость полезной модели подтверждается тем, что все узлы предложенной ВЭС могут быть произведены известными способами на обычном оборудовании.