» » » Ветровая аккумулирующая электростанция

Ветровая аккумулирующая электростанция

Имя изобретателя: Палкин Василий Афанасьевич; Буров Сергей Вячеславович 

Использование: в электростанциях, преобразовывающих ветровую энергию в электрическую. Сущность изобретения: ветровая аккумулирующая электростанция содержит несколько ветроэнергетических установок, каждая из которых включает ветродвигатель, кинематически связанный с ним компрессор, а также систему трубопроводов для подачи сжатого воздуха от ветроэнергетических установок к турбинам, кинетически связанным с электрическими генераторами, снабжена маховиками с лопатками и дополнительными компрессорами, кинематически связанными с маховиками с помощью включаемых муфт сцепления, при этом система трубопроводов снабжена соплами для подачи сжатого воздуха на лопатки маховиков и турбин, а также задвижками и датчиками давления и частоты вращения для регулирования подачи сжатого воздуха на лопатки турбин и маховиков.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к ветроэнергетике, в частности к электростанциям, способным преобразовывать с больших площадей ветровую энергию в электрическую.

Известна ветроэнергетическая станция, содержащая башни, установленные на них ветродвигатели и кинематически связанные с последними электрогенераторы [1]

Однако эта ветроэнергетическая станция имеет низкий КПД и не может работать при отсутствии ветра.

Известна ветровая аккумулирующая электростанция, содержащая несколько ветроэнергетический установок, каждая из которых включает ветродвигатель и кинематически связанный с ним компрессор, а также систему трубопроводов для подачи сжатого воздуха от ветроэнергетических установок к турбинам, кинематически связанным с электрическими генераторами [2]

Однако эта ветровая аккумулирующая электростанция имеет низкий КПД и ограниченные эксплуатационные возможности.

Изобретение направлено на повышение КПД ветровой аккумулирующей электростанции, расширение эксплуатационных возможностей и улучшение экологической обстановки, т.к. дополнительно она является средством светозащиты, ветрозащиты и защиты от проникновения холодных северных ветров в другие районы.

Для решения этой задачи ветровая аккумулирующая электростанция, содержащая несколько ветроэнергетических установок, каждая из которых включает ветродвигатель и кинематически связанный с ним компрессор, а также систему трубопроводов для подачи сжатого воздуха от ветроэнергетических установок к турбинам, кинематически связанным с электрическими генераторами, снабжена маховиками с лопатками и дополнительными компрессорами, кинематически связанными с маховиками с помощью включаемых муфт сцепления, при этом система трубопроводов снабжена соплами для подачи сжатого воздуха на лопатки маховиков и турбин, а также задвижками и датчиками давления и частоты вращения для регулирования подачи сжатого воздуха на лопатки турбин и маховиков.

На фиг.1 изображена блочно-модульная схема ветровой аккумулирующей электростанции, размещенной на значительной территории; на фиг.2 отдельный модуль ветровой аккумулирующей электростанции; на фиг.3 принципиальная схема ветровой аккумулирующей электростанции; на фиг.4 ветроэнергетическая установка; на фиг.5 маховик с компрессором; на фиг.6 вид по стрелке А на фиг.5.   

     
 Ветровая аккумулирующая электростанция

Ветровая аккумулирующая электростанция

Ветровая аккумулирующая электростанция

Ветровая аккумулирующая электростанция

Ветровая аккумулирующая электростанция

alt 

Ветровая аккумулирующая электростанция содержит систему модулей 1, соединенных между собой магистральными трубопроводами 2, ветроэнергетические установки 3 и воздушные трубопроводы 4. Соединение модулей 1 создает блочно-модульную схему, которая может иметь вид сетки, охватывающей значительные территории. Блочно-модульная конструкция может иметь вид замкнутой линии, которая находится на берегу морей и океанов. Плотность модулей 1 в общей блочно-модульной схеме зависит от наличия потребителей электрической энергии и расположения населенных пунктов. Каждый модуль 1 имеет условное обозначение в виде А1, А2, Аn( модули первого ряда), Б1, Б2, Бn (модули второго ряда) и т.д. Такая разветвленная блочно-модульная схема позволяет маневрировать воздушным потоком при отсутствии ветра в одном районе (например, модуль K1) и сильном ветре в районах модулей А1 и Б1. При этом часть сжатого воздуха, вырабатываемого ветроэнергетической установкой по воздушным трубопроводам 4 и магистральным трубопроводам 2 (эти трубопроводы образуют систему трубопроводов для подачи сжатого воздуха от ветроэнергетических установок к турбинам), направляется к модулю К1. Этот модуль может работать при отсутствии в его окружении ветра.

В состав каждого модуля 1 входят несколько ветроэнергетических установок 3, которые располагаются вокруг модуля и связаны с ним посредством системы трубопроводов. Внутри каждого модуля 1 установлены турбина 5, кинематически связанная с электрическим генератором 6, маховики 7 с лопатками 8, осуществляющие преобразование энергии сжатого воздуха в кинетическую энергию вращающихся моховиков.

Ветроэнергетическая установка 3 состоит из лопастей 9, флюгера 10, конической передачи 11, вертикального вала 12, кривошипа 13, компрессора 14 и металлоконструкции 15. Компрессор 14 имеет два цилиндра, в которых возвратно-поступательное движение поршней преобразуется в энергию сжатого воздуха. Компрессор 14 установлен в основании ветроэнергетической установки. Сжатый воздух из компрессора 14 через выпускные клапаны поступает в воздушный трубопровод 4. Проходя обратный клапан, сжатый воздух поднимает давление в системе трубопроводов, при этом открывается задвижка, которая позволяет сжатому воздуху поступать в магистральный трубопровод 2. Управление задвижками и регулирование движением сжатого воздуха осуществляются посредством датчиков давления. Обратный клапан служит для предотвращения поступления сжатого воздуха из магистрального трубопровода 2 к ветроэнергетической установке 3.

Сжатый воздух поступает на турбину 5 через сопла 16, которые равномерно установлены вокруг турбины. Струя сжатого воздуха воздействует на лопатки турбины и раскручивает ее до определенной частоты вращения. При этом генератор 6 вырабатывает электрическую энергию. Часть сжатого воздуха через сопла 16 поступает на лопатки 8 маховика 7 (первого маховика), который также раскручивается до номинальной частоты вращения. Датчик частоты вращения маховика переключает подачу сжатого воздуха к следующему маховику. Раскручивание нескольких (их может быть три и более, это зависит от мощности электростанции) маховиков позволяет преобразовывать энергию сжатого воздуха в кинетическую и аккумулировать эту энергию. После раскручивания всех маховиков 7 модуля 1, снижения давления воздуха и частоты вращения турбины включаются муфты сцепления 17, которые аккумулированную кинетическую энергию передают дополнительным компрессорам 18. Сжатый воздух из дополнительного компрессора 18 через трубопровод 19 поступает к турбинам 5 генераторов 6. Дополнительные компрессоры 18 имеют устройство, аналогичное компрессорам 14.

Ветровая аккумулирующая электростанция работает следующим образом:

При наличии ветра в зоне одного из модулей 1 в работу вступают ветроэнергетические установки 3, которые энергию ветра преобразуют в энергию сжатого воздуха. Это осуществляется в компрессоре 14. Далее сжатый воздух поступает в воздушный трубопровод 4, в котором он проходит обратный клапан, взаимодействует с датчиком давления и по его сигналу открывается задвижка и сжатый воздух переходит в магистральный трубопровод 2. От нескольких ветроэнергетических установок 3 сжатый воздух по системе трубопроводов поступает к модулю 1 (например, А10, фиг.2). Количество ветроэнергетических установок, примыкающих к одному модулю, зависит от мощности электростанции и может составлять от десяти до нескольких десятков и сотен. Основной поток сжатого воздуха первоначально направляется к турбине 5, где, проходя через сопла 16, он воздействует на лопатки турбины 5, раскручивая ее до определенной частоты вращения. Совместно с турбиной 5 вращается генератор 6, который вырабатывает электрическую энергию. Частота вращения турбины 5 автоматически поддерживается с помощью регулирующей аппаратуры, которая увеличивает или уменьшает подачу сжатого воздуха к лопаткам турбины. При этом уменьшается поток сжатого воздуха, направленного на турбину, которая уже вращается с определенной частотой. Освободившийся поток сжатого воздуха направляется к соплам 16 и воздействует на лопатки 8, раскручивая маховик 7, при этом происходит аккумулирование энергии. Каждый модуль 1 может иметь от одного до трех маховиков. Количество маховиков 7 в одном модуле 1 может быть значительно больше, оно зависит от мощности электростанции. После раскручивания первого маховика до номинальной частоты от датчика частоты вращения поступает сигнал и прекращается подача сжатого воздуха на лопатки 8. Сжатый воздух поступает на лопатки второго, затем третьего маховика и так далее.

Модуль 1 полностью загружен, когда работает турбина 5 с генератором 6 и вращаются все маховики 7. Это возможно при сильном ветре. Освободившийся поток сжатого воздуха по системе трубопроводов от компрессора 14 поступает к другим модулям, где отсутствует ветер или сила ветра мала. Происходит перераспределение ветровой энергии и передача ее другим модулям посредством энергии сжатого воздуха.

Если в зоне модуля 1 дует порывистый ветер, то в момент отсутствия ветра вступает в работу дополнительный компрессор 18. Включение соответствующего дополнительного компрессора 18 осуществляется с помощью муфт сцепления 17. При снижении частоты вращения турбины 5 от маховика 7 вращение передается дополнительному компрессору 18, который сжимает воздух и по трубопроводу 19 подает его через сопла на лопатки турбины. Кинематическая энергия маховика 7 преобразуется в энергию сжатого воздуха для поддержания нормальной работы генератора 6. В случае необходимости вступает в работу второй, третий маховик и т. д. Это позволяет производство электрической энергии не прекращать после снижения давления воздуха в магистральном трубопроводе.

При очень сильном ветре модуль 1 может работать в режиме выработки электрической энергии (работает турбина и генератор) и сжатого воздуха (вращаются маховики 7 и работает дополнительный компрессор 18). При этом происходит нагнетание сжатого воздуха во всю систему трубопроводов и передача ветровой энергии на модули, где ветер отсутствует.

Объединение всех модулей на огромной территории, создание блочно-модульной схемы, способность к аккумулированию ветровой энергии увеличивает мощность электростанции и делает ее работу независимой от отсутствия ветра. Ветровая аккумулирующая электростанция может работать в следующих режимах:

  • производство электрической энергии без аккумулирования ветровой энергии;
  • производство электрической энергии с одновременным аккумулированием ветровой энергии;
  • аккумулирование ветровой энергии без производства электрической энергии;
  • производство электрической энергии и сжатого воздуха.

Выбор режима работы зависит от силы ветра, метеорологического прогноза, потребности в электрической энергии и других факторов. Управление работой всей электростанцией целесообразно осуществить при помощи компьютера.

Предлагаемая ветровая аккумулирующая электростанция имеет простую конструкцию, надежна в работе, обладает высоким КПД и может работать в различных режимах и при отсутствии ветра.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ветровая аккумулирующая электростанция, содержащая несколько ветроэнергетических установок, каждая из которых включает ветродвигатель и кинематически связанный с ним компрессор, а также систему трубопроводов для подачи сжатого воздуха от ветроэнергетических установок к турбинам, кинематически связанным с электрическими генераторами, отличающаяся тем, что она снабжена маховиками с лопатками и дополнительными компрессорами, кинематически связанными с маховиками с помощью включаемых муфт сцепления, при этом система трубопроводов снабжена соплами для подачи сжатого воздуха на лопатки маховиков и турбин, а также задвижками и датчиками давления и частоты вращения для регулирования подачи сжатого воздуха на лопатки турбин и маховиков.

www.ntpo.com

01 июля 2007 /
Похожие новости
Комментарии
Basuk
Ветряк ГАВНО. Наворотили такого что на голову не натяниш! Установка очень сложная, а КПД 0%. Она не стоит затраченных средств.
Подпизь: АФТАР ВЫПИЙ ЯДУ!

Михаил
Идея очень правильная и нужная.Но КПД очень малая. Если здесь применить мой роторный механизм, как компрессор и роторный двигатель для турбины генератора, то КПД увеличится,как минимум 2 раза и установка будет рентабельным и очень прибыльным.
totor11@mail.ru

“У нас катастрофическая изношенность сетей и электростанций, которые производят традиционную энергию. Максимум через десять лет начнутся массовые аварии. И вся эта альтернативная инфраструктура будет резервом”, - считает Сафонов.

НАПИСАТЬ КОММЕНТАРИЙ

Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
Полужирный Наклонный текст Подчеркнутый текст Зачеркнутый текст | Выравнивание по левому краю По центру Выравнивание по правому краю | Вставка смайликов Вставка ссылкиВставка защищенной ссылки Выбор цвета | Скрытый текст Вставка цитаты Преобразовать выбранный текст из транслитерации в кириллицу Вставка спойлера
Введите код: