ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА

Полезная модель относится к ветрогелиоэнергетике, а именно к установкам, использующим энергию ветра и солнечных лучей для получения электрической и тепловой энергии в небольших производственных и жилых зданиях.
Наиболее близкой к заявляемой полезной модели является гелиоветровая энергетическая установка по патенту РФ №2406941, МПК F24J 2/42, 20.12.2010, содержащая роторный ветродвигатель, вертикальный вал и электрический генератор, при этом вал роторного ветродвигателя в верхней части закреплен в подшипниках в станине круглой формы, в средней части контактирует с пьезоэлектрическим генератором, закрепленным в центре конусного основания, а нижней частью вал через редуктор механически связан с электрическим генератором, причем на станине установлен шатровый каркас, покрытый пьезоэлектрической пленкой с прикрепленными к ней фотоэлектрическими преобразователями, снаружи конусного основания прикреплены диэлектрические щиты, покрытые пьезоэлектрической пленкой, электрически связанной с пьезоэлектрическим генератором и пультом управления, а электрический генератор соединен электроприводами с электрическим аккумулятором.
Основным недостатком известной ветроэнергетической установки является невозможность ее использования на автономных транспортных средствах в удаленных районах для получения электрической и тепловой энергии в условиях дефицита топлива из-за значительных массогабаритных показателей, обусловленных наличием шатрового каркаса и мощного конусного основания. Кроме этого, недостатком является невозможность предотвращения аварийной ситуации во время штормовых порывов ветра.
Задачей полезной модели является расширение эксплуатационных возможностей ветроэнергетической установки за счет снижения массогабаритных показателей и предотвращение аварийной ситуации во время штормовых порывов ветра за счет использования механической энергии торможения для стабилизации числа оборотов.
Технический результат достигается тем, что ветроэнергетическая установка, содержащая опору, роторный ветродвигатель, имеющий лопасти, аэродинамические шайбы и вертикальный вал, закрепленный на опоре в подшипниковых узлах, электрический генератор, соединенный через выпрямитель, с которого снимается нагрузка, с блоком управления, соединенным с нагрузкой, при этом в верхней части вертикального вала установлен узел коллекторных колец со щетками, соединенный через выпрямитель с электрическим генератором, в средней части - тахометр, соединенный с блоком управления, а в нижней части - редуктор и мультипликатор, соединенный через электромагнитную муфту сцепления мультипликатора с электрическим генератором и с блоком управления, согласно заявляемой полезной модели, дополнительно снабжена электромеханическим тормозным узлом, взаимодействующим с вертикальным валом и соединенным с блоком управления, и тепловым насосом, использующим для привода механическую энергию торможения вертикального вала, при этом тепловой насос через переключатель режимов работы и датчик температуры соединен с блоком управления, редуктор через электромагнитную муфту сцепления компрессора теплового насоса соединен с тепловым насосом и блоком управления, причем на лопасти и аэродинамические шайбы роторного ветродвигателя установлены элементы покрытия из кремниевого монокристаллического модуля на гибкой основе.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг.1 схематично изображена заявляемая ветроэнергетическая установка, на фиг.2 представлен разрез А-А на фиг.1, на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.1.
Блока, узлам и деталям на чертежах присвоены следующие позиции: 1 - лопасть роторного ветродвигателя, 2 - аэродинамическая шайба роторного ветродвигателя, 3 - узел коллекторных колец со щетками, 4 - кронштейн для крепления узла коллекторных колец, 5 - электромеханический тормозной узел, 6 - подшипниковый узел, 7 - вертикальный вал роторного ветродвигателя, 8 - опора, 9 - мультипликатор, 10 - электромагнитная муфта сцепления мультипликатора, 11 - электрический генератор, 12 - выпрямитель, 13 - нагрузка, 14 - кронштейн для крепления мультипликатора, 15 - тахометр, 16 - блок управления, 17 - редуктор, 18 - тепловой насос, 19 - переключатель режимов работы теплового насоса, 20 - датчик температуры, 21 - покрытие из кремниевого монокристаллического модуля на гибкой основе, 22 - электромагнитная муфта сцепления компрессора теплового насоса.
Ветроэнергетическая установка содержит опору 8, роторный ветродвигатель, имеющий двухъярусный ротор с лопастями 1, аэродинамическими шайбами 2 и вертикальным валом 7, электрический генератор 11 и блок 16 управления. Вертикальный вал 7 закреплен верхней и нижней частью на опоре 8 в подшипниковых узлах 6. Электрический генератор 11 соединен с выпрямителем 12. В верхней части вертикального вала 7 установлен узел 3 коллекторных колец со щетками. Узел 3 коллекторных колец соединен с выпрямителем 12. В средней части вертикального вала 7 установлен тахометр 15, соединенный с блоком 16 управления. В нижней части вертикального вала 7 установлен редуктор 17 и мультипликатор 9. Мультипликатор 9 соединен через электромагнитную муфту 10 сцепления мультипликатора с электрическим генератором 11 и с блоком 16 управления. Электрический генератор 11 соединен через выпрямитель 12, с которого снимается нагрузка 13, с узлом 3 коллекторных колец со щетками и с блоком 16 управления. Нагрузка 13 соединена с блоком 16 управления.
Ветроэнергетическая установка отличается тем, что она дополнительно снабжена электромеханическим тормозным узлом 5, взаимодействующим с вертикальным валом 7 и соединенным с блоком 16 управления. Кроме этого, она дополнительно снабжена тепловым насосом 18, использующим для привода механическую энергию торможения вертикального вала 7. При этом тепловой насос 18 через переключатель 19 режимов работы теплового насоса и датчик 20 температуры соединен с блоком 16 управления. Редуктор 17 через электромагнитную муфту 22 сцепления компрессора теплового насоса соединен с тепловым насосом 18 и блоком 16 управления, причем на лопасти 1 и аэродинамические шайбы 2 роторного ветродвигателя установлены элементы покрытия 21 из кремниевого монокристаллического модуля на гибкой основе.
Ветроэнергетическая установка работает следующим образом.
При попадании ветра в лопасти 1 роторного ветродвигателя вертикальный вал 7 начинает вращаться и передает механическое усилие через мультипликатор 9, электромагнитную муфту 10 сцепления мультипликатора на электрический генератор 11, который генерирует электроэнергию и передает ее на выпрямитель 12, с которого снимается нагрузка 13 на потребление электроэнергии для зарядки аккумуляторов, работы инверторов, освещения. Электрический сигнал с выпрямителя 12 и нагрузки 13 передается на электронный блок 16 управления, который по сигналу с тахометра 15 стабилизирует скорость вращения вертикального вала 7 путем подключения механической нагрузки от вала 7 через редуктор 17, электромагнитную муфту 22 сцепления компрессора теплового насоса 18. Режим работы теплового насоса 18 задается автоматически с блока 16 управления с помощью переключателя 19 режимов работы теплового насоса по сигналу датчика 20 температуры. При солнечной погоде дополнительная генерация электроэнергии происходит на лопастях роторного ветродвигателя в элементах солнечных батарей на базе покрытия 21 из кремниевого монокристаллического модуля на гибкой основе, которая снимается при помощи узла 3 коллекторных колец со щетками и передается на выпрямитель 12.
Электромеханический тормозной узел 5 предназначен для предотвращения аварийной ситуации, когда порыв ветра настолько велик, что торможение путем снятия механической нагрузки на тепловой насос 18 не обеспечивает резкое торможение вертикального вала 7.
Тепловой насос 18 имеет три режима работы:
1.При работе в зимний период времени - отопление помещения за счет низкопотенциальной теплоты земли.
2. При работе в летний период времени - кондиционирование помещения.
3.При работе в промежуточном режиме - дистилляция воды за счет конденсации паров воздуха.
Использование заявляемой полезной модели позволит предотвратить аварийные ситуации во время штормовых порывов ветра за счет использования механической энергии торможения.
Снижение массогабаритных показателей обеспечивает возможность использования предлагаемой ветроэнергетической установки на автономных транспортных средствах в удаленных районах для получения электрической и тепловой энергии.