Эффективный ветрогенератор: Изобретен эффективный ветрогенератор

Изобретен эффективный ветрогенератор

Ученые Дальневосточного федерального университета (ДВФУ) разработали горизонтальный ветрогенератор, который может быть в 10 раз мощнее традиционных ветряков. Особенность разработки – не только в выборе места установки генератора – на воде, но и в горизонтальном способе его размещения: авторы изобретения предложили положить ротор на воду.

TechInsider

Item 1 of 2

1 / 2

Главная проблема всей современной ветроэнергетики — это ее себестоимость, которая не конкурентоспособна с традиционными источниками энергии — гидро-, тепло- и атомными электростанциями. Эта задача решается увеличением мощности ветрогенераторов. Предел мощности разрабатываемых в Европе классических конструкций, напоминающих ветряные мельницы — около 10 МВт. Разработка ДВФУ позволяет повысить эффективность ветрогенераторов в разы за счет более высокой мощности установки.

Стоимость полученной электроэнергии при этом снизится в 2−3 раза.

Ученые спроектировали уникальные ветроэнергетические морские установки с вертикальной осью вращения. Они представляют собой крупногабаритные конструкции, у которых в центре над водой находится невысокая башня, а вокруг медленно вращается ротор с лопастями. Энергия передается через тяги на центральную ступицу, связанную с генератором. Вся ветроустановка держится на поверхности воды на понтоне. Горизонтальную стабильность конструкции обеспечивают якоря на морском дне.

«Это как свернутая в кольцо вереница яхт, где лопасти — это паруса. Для нашей установки не существует технологических ограничений, чтобы создать ветрогенератор мощностью, к примеру, в 100 МВт (сейчас максимальная равна 8). Диаметр типовой установки (10 МВт), как мы рассчитываем, составит около 200 метров, а размах лопастей около 40», — рассказал Виктор Чебоксаров, к.т.н., доцент кафедры технологий промышленного производства ДВФУ.

Одна такая установка могла бы обеспечить электроэнергией порядка 5000 домов. Изобретение подойдет для снабжения отдаленных прибрежных поселков, например в Магаданской области, на Курильских островах, Сахалине или Камчатке. Кроме того, особенность предложенной технологии решает проблему транспортировку — ветроэнергетическую установку можно буксировать по воде.

Проект сейчас находится в стадии научно-исследовательских разработок, над отдельными элементами ветроустановки проводятся опытно-конструкторские работы. В рамках проекта разработки ветряных и водяных турбин уже получено 17 патентов в России. Подана заявка на международный патент, которая проходит сейчас экспертизу в нескольких странах мира. По словам ученых, при появлении дополнительных инвесторов демонстрационно-экспериментальная установка (мощностью порядка 200−500 КВт) может быть создана примерно через 3 года.

По сообщению пресс-службы ДВФУ

Новый тип ветрогенератора производит электричество без лопастей / Хабр

Все мы привыкли к стандартному виду ветрогенераторов и при слове ветрогенератор большинство сразу же представляет себе вращающиеся лопасти. В некоторых странах есть целые ветряные электростанции, которые состоят из многих десятков, если не сотен, «мельниц». У этого способа получения энергии есть достоинства, есть и недостатки. Главным недостатком обычно называют шум, а также обилие движущихся деталей. Оказывается, есть и другие, не менее эффективные, способы получения электричества посредством «ловли» ветра. К примеру, уже разработан эффективный ветрогенератор, у которого вообще нет движущихся лопастей.

Такой ветрогенератор, созданный стараниями инженеров компании Saphon Energy, работает по принципу парусника. Он сконструирован так, что «парус», который на фото больше похож на тарелку, ловит ветер, преобразуя энергию движущейся массы воздуха в электричество. Благодаря напору ветра (даже небольшого) парус колеблется, способствуя движению небольших поршней, расположенных в верхней части системы.

Поршни, в свою очередь, запускают в работу особую гидравлическую систему, которая и преобразует кинетическую энергию в электричество. По словам разработчиков, Saphonian, так называется система, не содержит ни трансмиссий, ни «коробки передач». Кроме того, такая система практически не шумит. В то же время, КПД такой системы в 2,3 раза выше, чем у обычного ветрогенератора. Кроме того, расходы на поддержание системы в работе на 45% ниже, чем в случае традиционной схемы работы.

Компания уже получила патент (спасибо ilya42) на свое изобретение в этом году, и сейчас подыскивает партнера для запуска промышленной схемы производства своих ветрогенераторов. В общем-то, система достаточно интересная. Есть, конечно, и много вопросов, включая эффективность системы в разных климатических поясах, а также мощности ветрогенератора разных размеров.

Ссылка на патент была указана выше. А вот

Машинный перевод патента (фр.) на русский

Изобретение описание этой техники, представляет собой систему для преобразования энергии ветра (CESG) в механическую энергию, а затем электричество.

Эта система преобразования энергии ветра (CESG), описанные ниже, не подлежит теоретический предел Беца (59%). Таким образом, данное изобретение обеспечивает производительность намного выше, чем ветряные турбины используются в настоящее время.

Система (WECS) имеет колесо (F) с ряда лопастей, расположенных вокруг (см. чертеж № л). Колесо (F) вращается в ассоциацию поворачиваться вокруг оси (L) фиксировано, благодаря кинетической энергии ветра в лопастях, обеспечивая колесо (F) механическую энергию вращения.

Промойте к оси (L), держатель (E), достаточно жесткой, обеспечивает пластины (или заднюю) серии цилиндрами двойного действия (D). Последний может состоять из одного или более цилиндрами двойного действия (см. рисунок 1 М 1). Для упрощения настоящего описания системы (WECS) имеет серию из трех двойного действия, цилиндры. Распределение и позиционирование серии цилиндрами двойного действия (D) на кронштейн (E), чтобы быть уверенным вполне определенным образом, чтобы обеспечить лучшее функционирование (см. детальный чертеж Нет, нет л).

Поршневые штоки из множества цилиндрами двойного действия (D) связаны с шаровым шарниром корпус (), и что для того, чтобы предоставлять ему максимальную степень свободы в пространстве,

позволяет движение и больше жидкости на ветер (см. детальный чертеж Нет, нет л) и (фото № 7). Сказал тела (А) имеет форму и свойства поверхности определяются, соответственно, для достижения коэффициента аэродинамического сопротивления выше и максимальная результирующая сила ветра в плен. Кроме того, тела (А) должна иметь легкий вес возможным. В этом случае, а не только на часть его поверхности может быть, например, покрыты завесой (см. рисунок № 2).

Для того чтобы колесо (F), чтобы вращаться свободно и независимо от тела (А), активной поверхности (поверхности, обращенной к ветру) хранится постоянно подвергается воздействию ветра (см. передний вид на чертежах № 3, N 4, № 5 и № 6).

Крепления на поршневые штоки цилиндрами двойного действия (D) на теле (A) должен быть установлен на оси, совпадающей с направлением вектора результирующей силы ветра нападает на теле (A) (см. подробнее Не обращая Номер л).

Жесткая рука © утоплена с одной стороны на колесе (F) и поддерживается с другой стороны, шарнирно соединен с профилем (B) П-образные С круговые движения спутника, оказывается, таким образом, с колесом (F), а скольжение на периферические части тела (A) (см. рисунок № 2). Для того, чтобы свести к минимуму трение скользящего профиля (B), последняя может быть в контакте со стороны периферической части тела (A) с помощью роликов и тому подобное. Кроме того, периферические части тела (A) должна быть достаточно гладкой и достаточно жесткой.

Когда ветер действует на тело (A), последняя вращается под действием момента результирующая сила ветра, а с раздела сводной (B) и тела (A) растет без помех через Облигации мяч, стебли цилиндров двойного действия (D), которые присутствуют в области диаметрально противоположные рейки (B). Стержней цилиндрами двойного действия (D), присутствующих в обратной зоне (зоне стороне профиля (B)), как правило, обращается (см. рисунок IM 3).

Наличие кругового движения спутника, профиль (B) вращается в то время как скольжение на периферические части тела (A), тем самым меняя точку опоры результирующая сила ветра (соединение стержня профиля (B)), которая с ‘ приложенных к телу (А). Стержней цилиндрами двойного действия (D), следовательно, будет обращено и толкнул, имея поступательное движение цикла (см. рисунки № 3, № 4, № 5 и № 6). Таким образом, энергия ветра захвачен ветра тела (А) преобразуется в механическую энергию поступательного движения поршня в цилиндрами двойного действия (D), тем самым создавая давление на последних.

Вид из передней, слева, сверху и перспективных рисунков № 3, № 4, № 5 и № 6 показаны действия тела (A) на стеблях цилиндрами двойного действия (D) и поведение системы (WECS) против ветра при различных положениях (0 °, 90 °, 180 ° и 270 °) профиля (B) периферические части тела (A).

Гондолы (D) вкладывается к оси (L). Эта платформа (J) содержит в основном гидравлическим мотором (Н) и электрического генератора (G), который может быть соединен через множитель скорости (см. чертеж № л).

Во время назад и вперед движения поршней ряд цилиндров двойного действия (D), они растут гидравлической жидкости в гидравлической схеме пути (в красном) конвертируемые либо тянуть или толкать, и через ряд клапанов (см. рисунок № 7). Последняя также позволяет сосать гидравлической жидкости в цилиндры двойного действия (D) через гидравлический контур возврата (синий), а в одном направлении «, независимо от движения, потянув или толкать».

Гидравлическая схема прохода (красный) подключен к входу гидравлический двигатель (H). Назад (синий) также связано с выходом гидромотора (H) (см. рисунок 7). Таким образом, поток гидравлической жидкости под давлением, превращается в вращательное движение вала двигателя (H), которая соединена с осью электрогенератора (G) через множитель скорости, создавая таким чистым электричеством (см. рисунок № 7).

Для того чтобы учесть направление ветра держали системы (WECS), может быть оснащена системой автоматической ориентации позволяет ему поворачиваться на коврик (I) и держать тело (A) и колесо (F ) постоянно сталкиваются с ветром, и этот режим, вверх или вниз по течению. Кроме того, ориентация может быть достигнуто с помощью руля (K), четко определенные размеры, крепится с помощью среды, гондолы (J) (см. рисунок Номер л). Для того, чтобы упростить работу системы ориентации (WECS), а не ограничиваться решением руля (K) в этом случае рассматривать как показательный пример.

Таким образом, энергия ветра захвачен тела (А) преобразуется в механическую энергию вращения перевода и, соответственно, через стержни из множества цилиндров (D) и гидравлический двигатель (H). Эта механическая энергия преобразуется в электрическую энергию с электрическим генератором (G). Звено в этой цепи преобразования энергии на преобразование механической энергии в механическую энергию вращения перевод может быть застраховано без ограничений, через несколько другие механизмы, такие как кривошипно-шатунного или другой…

Как было объявлено в начале техническое описание, система (WECS) не подлежит теоретический предел Беца (16/27%) и обеспечивает лучший выход преобразования энергии ветра. Только при условии компонент предел Беца, в том, что колесо (F), которая имеет лишь небольшую площадь поверхности по сравнению с общей системой активного поверхности (WECS). Кроме того, это колесо (F) служит только для изменения положения профиля (B) в круговом движении спутника и энергии она захватывает не требуется Рассмотрим цепочку преобразования энергии описано выше, или в конечном восстановить энергию.

Via saphonenergy + DVICE

Все, что вам нужно знать о ветроэнергетике

Потенциал энергии ветра огромен! Обеспечение экологически чистой энергией домов по всей Великобритании. Но что мы с этим делаем, спросите вы? Ну, много на самом деле! Мы инвестируем, внедряем инновации и обеспечиваем Великобританию необходимой новой доступной электроэнергией с низким уровнем выбросов углерода.

Получите электричество с нулевым выбросом углерода

Познакомьтесь с основами

Что такое энергия ветра?

Ветер — это вид солнечной энергии. Ветер вызывается неравномерным нагревом атмосферы солнцем, перепадами земной поверхности и вращением земли. Поток ветра может быть собран ветряными турбинами для выработки электроэнергии.
 

Как работает энергия ветра?

Ветряные турбины преобразуют кинетическую энергию ветра в электроэнергию. Затем генератор используется для преобразования механической энергии в электричество, питая дома и предприятия по всей Великобритании.

Насколько эффективна энергия ветра?

Как правило, ветряная турбина имеет КПД около 30–45 %, увеличивающийся до 50 % в периоды пикового ветра. Если бы ветряные турбины были на 100% эффективнее, ветер полностью прекратился бы после прохождения через турбину.

В Великобритании ветряные турбины обычно производят электричество 70–80% времени, что делает их надежным источником энергии в течение всего года.

Что такое ветряк?

Ветряная турбина — это просто противоположность вентилятора. Вместо того, чтобы использовать электричество для создания ветра, они используют ветер для создания электричества. При ударе ветра (это не обязательно должен быть сильный ветер) лопасти вращаются. Это движение вращает ротор, который вращает генератор, это движение создает кинетическую энергию, которая затем используется для создания электричества.

Как работает ветряк?

Проще говоря, ветряные турбины работают под действием ветра (который может достигать 3-5 метров в секунду). Затем ветер вращает лопасти турбины вокруг ротора, который вращает генератор и вырабатывает электричество.

Если вы когда-нибудь запускали воздушного змея или плавали на лодке, вы знаете, что ветер обладает огромной силой. Конечно, в использовании энергии ветра нет ничего нового — ветряные мельницы использовались по всему миру для измельчения муки или для приведения в действие машин на протяжении сотен лет. А лодки с ветряными двигателями существуют уже тысячелетия.

Итак, энергии ветра достаточно, но каковы другие факторы, участвующие в выработке электроэнергии с помощью ветряных турбин?

 

Выбор наилучшего места

Как и многие природные источники энергии, они редко обеспечивают 100-процентное соответствие. Ветер может упасть, дуть слишком сильно или стать порывистым — все это не очень хорошо для ветряных турбин. Поэтому очень важно найти правильное место, где сила ветра максимально предсказуема.

На ветер влияет ландшафт: холмы, долины, леса и строения. Все они отклоняют и изменяют доступную мощность, поэтому плоские, высокие и непрерывные места лучше всего подходят для ветряных турбин. Вот почему существует множество прибрежных ветряных электростанций и почему вы увидите турбины, расположенные на вершинах холмов.

Страны с равнинным ландшафтом, такие как Бельгия и Нидерланды, являются хорошими местами для ветряных электростанций, поскольку поток ветра практически не прерывается.

 

Лицом к ветру

Каждый ветряной двигатель оснащен датчиком, определяющим направление самого сильного ветра. В обтекаемой конструкции позади лопасти (называемой гондолой) находится механика, которая поворачивает верхнюю часть конструкции, помещая лопасти в идеальное положение для самого сильного ветра. Когда ветер слишком сильный, у турбин есть тормоз, чтобы замедлить роторы, избегая повреждений.

Что такое ветряная электростанция?

Мы объединяем наши ветряные турбины для выработки больших объемов электроэнергии. Затем электроэнергия подается в национальную коммунальную сеть, а возобновляемая энергия распределяется по тысячам домов наших клиентов по всей Великобритании.

Наземные и морские ветряные электростанции

У нас есть 36 наземных и морских ветряных электростанций – но в чем разница?

Вердикт:

Ничья! Обе ветряные электростанции обеспечивают чистую и низкоуглеродную энергию. И самое главное – ветер – это возобновляемый источник, который никогда не иссякнет!

Срок службы ветряной турбины

Ветряные электростанции можно построить быстрее, чем любые другие электростанции. Среднее время сборки ветропарка, способного вырабатывать 50 МВт энергии, составляет всего 6 месяцев!

Ветряные турбины рассчитаны на срок службы от 20 до 25 лет. За это время может потребоваться замена некоторых деталей.

Будущее возобновляемых источников энергии

Мы планируем и разрабатываем более 1 ГВт проектов по возобновляемым источникам энергии – это 1000 МВт. Итак, чтобы дать вам представление о мощности — всего 7,2 МВт может обеспечить питание до 4000 домов!

Одна из крупнейших наземных ветряных электростанций в Европе входит в состав группы EDF Renewables. Ветряная электростанция Dorenell мощностью 177 МВт недалеко от Даффтауна в Шотландском нагорье является домом для:

Наш долгосрочный подход – что дальше?

Мы сотрудничаем с сообществами, в которых расположены наши ветряные электростанции, чтобы создавать возможности для будущего. Вот как: 

• Организация стажировок в Burnhead.
• Поддержка местного образования и обучения жизни ветряной электростанции путем развития фонда в Корримойли.
• Развитие экологического фонда в Fallago Rig, которому уже 5 лет и который пожертвовал более 1 миллиона фунтов стерлингов на многие местные проекты в шотландских границах.

Что это значит для вас?

Мы являемся одной из ведущих компаний Великобритании в области возобновляемых источников энергии, у нас есть 36 действующих ветряных электростанций и один из крупнейших действующих аккумуляторных аккумуляторов в Европе. Узнайте, как мы планируем построить устойчивое будущее с помощью энергии ветра.

Вы также можете прокатиться вокруг нашей ветряной электростанции Фаллаго-Ригг с Камиллой Терлоу в 5 эпизоде ​​наших электрических приключений.

Преимущества и проблемы ветроэнергетики

Офис технологий ветроэнергетики

Энергия ветра предлагает множество преимуществ, что объясняет, почему это один из самых быстрорастущих источников энергии в мире. Чтобы еще больше расширить возможности ветровой энергии и принести пользу обществу, исследователи работают над решением технических и социально-экономических проблем в поддержку безуглеродного электричества в будущем.

Узнайте больше о текущих исследованиях, чтобы воспользоваться этими преимуществами и решить проблемы ветроэнергетики.

Преимущества энергии ветра

• Энергия ветра создает хорошо оплачиваемые рабочие места.  В ветроэнергетике США работает более 120 000 человек во всех 50 штатах, и это число продолжает расти. По данным Бюро статистики труда США, специалисты по обслуживанию ветряных турбин являются второй по темпам роста профессией в США за десятилетие. Предлагая возможности карьерного роста от производителя лопастей до управляющего активами, ветроэнергетика может обеспечить поддержку сотен тысяч рабочих мест к 2050 году9.0082
• Энергия ветра — это внутренний ресурс, обеспечивающий экономический рост США. В 2021 году ветряные турбины, работающие во всех 50 штатах, произвели более 9% от общей чистой энергии страны. В том же году инвестиции в новые ветровые проекты принесли экономике США 20 миллиардов долларов.
• Энергия ветра является чистым и возобновляемым источником энергии. Ветряные турбины используют энергию ветра, используя механическую энергию для вращения генератора и выработки электроэнергии. Ветер является не только обильным и неисчерпаемым ресурсом, но и обеспечивает электричеством, не сжигая топлива и не загрязняя воздух. Ветер по-прежнему остается крупнейшим источником возобновляемой энергии в Соединенных Штатах, что помогает снизить нашу зависимость от ископаемого топлива. Энергия ветра помогает избежать 329миллионов метрических тонн выбросов углекислого газа в год, что эквивалентно выбросам на 71 миллион автомобилей, которые наряду с другими выбросами в атмосферу вызывают кислотные дожди, смог и парниковые газы.
• Энергия ветра приносит пользу местным сообществам. Ветровые проекты ежегодно приносят около 1,9 миллиарда долларов государственных и местных налоговых платежей и платежей за аренду земли. Сообщества, занимающиеся развитием ветровой энергетики, могут использовать дополнительный доход для финансирования школьных бюджетов, снижения налогового бремени для домовладельцев и реализации местных инфраструктурных проектов.
• Энергия ветра рентабельна.
  Наземные ветряные турбины коммунального масштаба обеспечивают один из самых дешевых источников энергии, доступных сегодня. Кроме того, конкурентоспособность ветровой энергии продолжает улучшаться благодаря достижениям в области науки и технологии ветровой энергии.
• Ветряные турбины работают в разных условиях. Генерация энергии ветра хорошо вписывается в сельскохозяйственные и многоцелевые рабочие ландшафты. Энергия ветра легко интегрируется в сельские или отдаленные районы, такие как фермы и ранчо, прибрежные и островные поселения, где часто встречаются качественные ветровые ресурсы .

Проблемы ветроэнергетики

• Ветроэнергетика должна конкурировать с другими дешевыми источниками энергии. При сравнении стоимости энергии, связанной с новыми электростанциями, ветряные и солнечные проекты теперь экономически более конкурентоспособны, чем газовые, геотермальные, угольные или ядерные объекты. Однако проекты ветроэнергетики могут быть неконкурентоспособными по стоимости в некоторых местах, где недостаточно ветрено. Технологии следующего поколения, производственные усовершенствования и лучшее понимание физики ветряных электростанций могут помочь еще больше снизить затраты.
• Идеальные ветровые площадки часто находятся в удаленных местах. Проблемы с установкой должны быть преодолены, чтобы доставить электроэнергию от ветряных электростанций в городские районы, где она необходима для удовлетворения спроса. Модернизация национальной сети электропередач для соединения районов с богатыми ветровыми ресурсами с населенными пунктами может значительно снизить затраты на расширение наземной ветровой энергетики. Кроме того, улучшаются возможности передачи оффшорной ветровой энергии и возможности подключения к сетям.
• Турбины производят шум и изменяют визуальную эстетику. Ветряные электростанции по-разному воздействуют на окружающую среду по сравнению с обычными электростанциями, но схожие опасения существуют как по поводу шума, создаваемого лопастями турбины, так и по поводу визуального воздействия на ландшафт.