ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА

Полезная модель - относится к области энергетики и может использоваться в коммунально-бытовых строениях для автономного энергоснабжения.
Известные аналоги ВЭУ-2, ВЭУ-5-4, УВГЭ-500, ВЭС-1,2; Водолей, Радуга-001 - справочник Оборудование нетрадиционной и малой энергетики; - Москва-2000 года. Установки малой и средней мощности, вырабатывающие электроэнергию за счет возобновляемой энергии ветра и вращения ветрового колеса с генератором.
Недостатком всех известных ветровых энергетических установок является ограниченный коэффициент использования ветра, определяемый, в соответствии с теорией идеального колеса Жуковского Н.Е. предельной величиной 0,593; по теории советских ученых Собинина Г.Х. и Проскуры Г.Ф. коэффициент использования ветра-0,687. На практике реальный диапазон коэффициента использования ветра составляет от 0,35 до 0,45. Попытка увеличить диаметр рабочего ветрового колеса приводит к увеличению его веса.
Ближайший аналог и прототип - ВЭУ-5-4. Основной его недостаток небольшая снимаемая электрическая мощность с генератора.
Задачей полезной модели является увеличение рабочей поверхности набегающего потока без изменения диаметра ветрового колеса и увеличение мощности ВЭУ не менее чем на 25-30%.
Указанная задача достигается посредством усовершенствованной приставки, дополнительно увеличивающей полезную рабочую площадь с которой собирается ветровой поток, а значит, увеличивающей объем потока, проходящего через ометаемую ветровым колесом поверхность.
При этом ветроэнергетическая установка остается без изменения, за исключением хвостового оперения, которое необходимо увеличить по площади с целью поддержания ориентации ВЭУ.
Суть полезной модели заключается в установке приставки типа «конфузор» (1) для собирания воздушного потока и направления его к центру, где вращается ветровое колесо (2) с генератором. Конфузор (1) состоит из 2-х колец круглой формы, одно из которых (5) по диаметру на несколько сантиметров больше диаметра ветрового колеса, а второе кольцо (6) имеет диаметр на 1 м больше диаметра первого кольца. Кольца крепятся непосредственно к поворотной головке ВЭУ (3) металлическими штангами (4). Кольцо конфузора большего диаметра выдвинуто вперед, вследствие чего создается угол от 10° до 30° к плоскости лопастей ветрового колеса. Между колец натягивается брезент, джинсовая ткань или пленка (7), которые увеличивают площадь собирания воздушных масс и направляют их на лопасти ветрового колеса. При этом, площадь набегающего потока воздуха увеличивается в 1,5-2 раза, соответственно, устанавливается большее по площади хвостовое оперение (8); мощность усовершенствованной установки возрастает до 15-30%.
Установка работает следующим образом:
1
2
2
1
2
2
2
2
2
2
2
при диаметре ветрового колеса D=3 м, его площадь составляет S=nr=7,07 м, полезная модель имеет ометаемую поверхность диаметром 4 м, а площадь конфузора S=nr=12,56 м, т.е. дополнительная площадь, с которой собирается ветровой поток, а площадь конфузора S=nr=12,56 м, т.е. дополнительная площадь, с которой собирается ветровой поток, очевидно, равна разности диаметров конфузора и ветрового колеса (S-S) и составляет 5,49 м, что соответствует более 75% дополнительно к площади ометаемой поверхности собственно лопастей ВЭУ.
1
2
2
1
2
2
2
2
2
Эффективность работы установки можно пояснить на следующем примере: при диаметре ВЭУ 5 м S=nr=19,63 м диаметр конфузора 6 м, его площадь S=nr=28,26 м, а дополнительная площадь сбора ветрового потока составляет (S-S)=8,64 м.
Полезная модель эффективна, проста и дешева в изготовлении, а так же в эксплуатации, т.к. в устройстве конфузора отсутствуют вращающиеся части.
При этом устраняется основной недостаток прототипа - увеличение общего веса при росте диаметра ВЭУ, с использованием хвостового оперения и весом конфузора.
Действующие в настоящее время ветроэнергетические установки малой и средней мощности могут быть модернизированы с реализацией данной полезной модели без каких-либо изменений в конструкции ВЭУ, что является особенно актуальным для территории России.