Энергетическое пространство www.energospace.ru
Смотрите также
Дизельные электростанции
Источники электроснабжения коттеджей, торговых и бизнес-центров, строительных площадок, аэропортов и предприятий.
Газовые электростанции
Могут поставляться в комплекте с оборудованием, необходимым для утилизации тепловой энергии.
«    Ноябрь 2007    »
ПнВтСрЧтПтСбВс
 
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
 
Первая страница » Новости » Винт-турбина – новый инструмент ветроэнергетики
 

Винт-турбина – новый инструмент ветроэнергетики

20 ноября 2007 | Просмотров: 5525 | Высказать мнение | Распечатать

altДля начала, познакомимся с современной ветроэнергетикой. Существует множество способов преобразования энергии ветра в электроэнергию, однако наиболее эффективным является использование ветроустановок с горизонтальной осью вращения. В настоящее время около 90% электроэнергии в ветроэнергетике вырабатывается горизонтальноосевыми установками. Коэффициент использования энергии ветра (КИЭВ) у них достигает 43%, КИЭВ ротора Савониуса равен 25%. Максимальный КИЭВ равный 0,593 теоретически обосновали в начале двадцатого века независимо друг от друга Бетц и Жуковский (теорема Бетца и теория идеального ветряка). Горизонтальноосевые установки бывают малолопастными (обычно 2-3 лопасти), и многолопастными – 8 -12 лопастей и больше. И те и другие имеют свои минусы. Малолопастной винт имеет маленький стартовый момент и неэффективен при слабом ветре, который, кстати говоря, дует чаще. Многолопастная турбина стоит дороже (стоимость примерно пропорциональна кол-ву лопастей), требует более прочного несущего основания, однако при сильном  ветре не даёт преимущества, т.к. лопасти начинают мешать друг другу. Попытки выбрать золотую середину – 5-6 лопастей подобны погоне за двумя зайцами. Применение лопастей с переменным углом атаки приводит к удорожанию, но не даёт существенного увеличения момента страгивания. К тому же все вышеперечисленные ветроустановки имеют общий недостаток – форма лопастей. Т.к. каждая лопасть должна выдерживать силу максимального рассчитанного ветра, в ней закладывается ребро жёсткости. Это придаёт лопасти толстый объёмный вид, высокий коэффициент лобового сопротивления и большоё, около 70 000, критическое число Рейнольдса. Соответственно, сложность и стоимость изготовления объёмной криволинейной лопасти выше стоимости криволинейной пластины.

Каких же результатов добилась современная ветроэнергетика, используя вышеперечисленные инструменты? Это вырабатывание энергии в 20% от расчётной мощности и высокая себестоимость энергии, несмотря на бесплатный возобновляемый ресурс, подаренный природой.

Что делать? Если рассуждать логически, то для эффективного использования силы ветра, во-первых, на малом ветре должно использоваться много лопастей, на среднем – около 6-ти, а на сильном – две, а во-вторых, лопасть должна быть плоской. Правильно! Но не будем же мы менять роторы на тысячах ветроустановок каждый раз, когда ветру заблагорассудится поменяться, да и плоские лопасти поломает ветром. Опять правильно!

Пусть винт-турбина сама меняет количество лопастей, а на сильном ветре – складывает их в стопку, чтобы ветер их не сломал. На то она и винт-турбина. Принцип её действия в регулировании количества лопастей в зависимости от силы ветра. При сильном ветре винт-турбина – это быстроходный двухлопастной винт, при слабом ветре – тихоходная многолопастная турбина.

altТеперь поговорим о форме лопастей винт-турбины. Идеальная форма лопасти – это поверхность, образованная множеством перпендикуляров, которые соединяют спираль, с её осью. На практике, изготовление такой лопасти гораздо проще, чем вытачивание мудрёных профилей NACA и т.п. Достаточно начертить на листе линию под углом равным углу атаки кончика лопасти, установить лист на окружность с диаметром будущего ветроколеса, натянуть армирующие нити перпендикулярно между осью окружности и начерченной линией и оклеить их стеклотканью. После отвердения стеклопластика нужно сформировать контуры лопасти ножницами или лобзиком. Лопасть готова. Так же можно изготавливать лопасти непосредственно на ступице ветроколеса. Для этого диск ступицы должен иметь козырьки, обрезанные соответственно углу атаки данного участка лопасти. Либо перед ступицей должен стоять промежуточный лист с отверстиями на линии угла атаки. Если приложить линейку поперёк такой лопасти, мы увидим, что лопасть имеет s-образный профиль, с достаточным  ребром жёсткости, чтобы держать нагрузку среднего ветра, что для винт-турбины достаточно. Как мы уже знаем, при сильном ветре винт-турбина складывает лопасти в стопку, и прочность рабочей лопасти умножается на два и более.

Ещё один вопрос касается сложения лопастей. Вернее это касается мнения экспертизы, по которому увеличение силы ветра приведёт не к сложению лопастей, а лишь к дополнительному силовому воздействию на лопасти.

Для сложения лопастей, кроме увеличения силы ветра, необходимо так же увеличение момента вращения вала ветроколеса. Это достижимо, и причём, несколькими способами. Наиболее простой - электронная система контроля (регулятор), обычно, она поставляется вместе с ветрогенератором. Т.е. дополнительного оборудования не требуется. А суть в следующем: момент вращения вала при слабом ветре должен быть меньше силы пружины, расправляющей лопасти, а при сильном ветре – больше.

Следующий вопрос касается числа Рейнольдса. При достижении критического числа Рейнольдса (ReK) ламинарное течение сменяется турбулентным, при этом резко падает лобовое сопротивление и возрастает подъёмная сила, действующая на лопасть. Для примера возьмём объёмную лопасть (ReK=70 000) и плоскую (ReK=10 000), при прочих равных условиях, объёмная лопасть попадёт в турбулентное течение при скорости ветра в 7 м/с, а плоская – при 1 м/с. Т.е. число ReK определяет с какой скорости ветра начнётся эффективная работа лопасти, чем оно меньше, тем лучше.

Вопрос о потере аэродинамической формы сложенными в стопку лопастями. Действительно, какими бы плоскими и тонкими не были лопасти, сложенные в стопку, они приобретают толщину и лобовое сопротивление. Но при сильном ветре, а лопасти складываются в стопку только при сильном ветре, скорость движения кончика лопасти превышает 100 км/ч. Пора подумать об ограничении скорости вращения лопастей, чтобы  избежать разрушения ветроустановки. Так что потеря аэродинамической формы в этом случае даже полезна. Лопасти с регулируемым углом атаки для защиты от ураганного ветра тоже устанавливаются под углом, слегка тормозящим вращение.

Изобретательские и технические вопросы решены. Теперь необходимы испытания. Реальность такова, что без испытаний потенциальные инвесторы разговаривать не будут вообще. Но для проведения испытаний нужны место, время и деньги. Сейчас, используя патентное право, есть шанс занять прочное положение в мире в ветроэнергетическом машиностроении и если его упустить, Россия, как это уже часто бывало, будет покупать за рубежом продукты собственных изобретений.

Автор изобретения винт-турбина WO 2007/097659

Дмитрий Капачинских
 
Источник www.energospace.ru
 (голосов: 8)
   

Другие новости по теме:

Чтобы каждый раз не вводить свое имя и адрес, зарегистрируйтесь или войдите на сайт под своим именем.

Оставить коментарий

Элект
#1 (4 декабря 2007 09:13)  ответить →      
Здравствуйте!
"винт-турбина" еще актуально?
ищу увлеченного изобретателя для поиска решения установки мощных но малогабаритных ВЭУ на морских судах...
С уважением
Виктор Сторонский
ЗАО "Блаф"
geniusrus
#2 (12 декабря 2007 20:09)  ответить →      
Элект, актуально. Цены на энергоносители растут, нужна альтернатива. Чтобы устанавливать винт-турбины на морских судах, нужно хотя бы провести испытания и начать промышленное производство винт-турбин. Готов бесплатно предоставить лицензию тому, кто профессионально возьмётся за изготовление и испытание первых опытных образцов. Предлагаю так же стать совладельцем патентов других стран.
С уважением
Дмитрий Капачинских.

--------------------
Фридрих Райн
#3 (4 января 2008 20:26)  ответить →      
geniusrus,Дмитрий! Не обижайтесь, но в вашем предложении кроме усложнения всего ротора с вытекающими последствиями удорожания, мы больше ничего не нашли. К примеру как Вы собираетесь в этой конструкции увязать хотя бы самые необходимые аэродинамические параметры такие как: оптимальная крутка крыла(лопасти) и угла установки, которые зависят от радиуса и угловой скорости вращения ротора, а также скорости ветра. Согласитесь без такого согласования совершенно не возможно получить наилучшее или хотя бы хорошее качество исполнения, а это означает к сожалению полную несостоятельность такой идеи. Ваша мысль более полного и эффективного использования как малых, так и больших скоростей ветра очень хороша, но она уже реализованна в ВЭУ нового третьего поколения, которые начнут строиться со второй половины 2008 года. При желании Вы можете также учавствовать в этом проекте, тем более что ввести Вас в курс дела, как специалиста работающего в этой области, для нас не представляется сложным. После получения в личку вашего телефона, обещаем немедленно выйти на связь, т.к. в прямом общении легче определиться в вопросах дальнейшего, мы уверены, взаимовыгодного сотрудничества.
с Уважением
Фридрих
Rotorblatt
#4 (4 января 2008 20:43)  ответить →      
geniusrus,Дмитрий! Не обижайтесь, но в вашем предложении кроме усложнения всего ротора с вытекающими последствиями удорожания, мы больше ничего не нашли. К примеру как Вы собираетесь в этой конструкции увязать хотя бы самые необходимые аэродинамические параметры такие как: оптимальная крутка крыла(лопасти) и угла установки, которые зависят от радиуса и угловой скорости вращения ротора, а также скорости ветра. Согласитесь без такого согласования совершенно не возможно получить наилучшее или хотя бы хорошее качество исполнения, а это означает к сожалению полную несостоятельность такой идеи. Ваша мысль более полного и эффективного использования как малых, так и больших скоростей ветра очень хороша, но она уже реализованна в ВЭУ нового третьего поколения, которые начнут строиться со второй половины 2008 года. При желании Вы можете также учавствовать в этом проекте, тем более что ввести Вас в курс дела, как специалиста работающего в этой области, для нас не представляется сложным. После получения в личку вашего телефона, обещаем немедленно выйти на связь, т.к. в прямом общении легче определиться в вопросах дальнейшего, мы уверены, взаимовыгодного сотрудничества.
с Уважением
Фридрих [email protected]
geniusrus
#5 (14 января 2008 12:18)  ответить →      
Фридрих Райн, здравствуйте! Спасибо за интересное предложение, обязательно вышлю номер телефона. Однако, должен ответить на два Ваших вопроса:
1. Оптимальная крутка лопастей винт-турбины.
Извините, но я не вижу проблемы в осуществлении оптимальной крутки. Это так же достижимо, как и на обычных лопастях.
2. Угол установки лопастей.
Как я понимаю, речь идёт о лопастях с регулируемым углом атаки. Такие лопасти эффектины, но не идеальны. В идеале, крутка лопастей должна соответствовать быстроходности. Однако, крутка остаётся постоянной в отличие от угла атаки, это сказывается на КИЭВ. Кроме того, регулируемый угол атаки тоже усложняет ротор с вытекающими последствиями удорожания.
Конечно, это моё мнение и с ним можно спорить. Поставить точку в споре "что эффективнее?" могут ипытания.
С уважением, Дмитрий.

--------------------
ValGal
#6 (30 января 2008 16:37)  ответить →      
Здравствуйте! (Предлагаю Виктору Стронских, и не только, еще вариант ветороустановки)
В качестве энергетической установки предлагается ветродвигатель, отличающийся от традиционных простотой конструкции, позволяющий получать высокий крутящий момент при низких оборотах, имеющий возможность простой регулировки крутящего момента. Не требует механизма ориентации в ветровом потоке. Кроме того, имеет защиту от воздействия предельных ветровых нагрузок. Кратко о конструкции: крутящий момент образуется на вертикальном валу при помощи жестких крыльев (возможно, парусов), при обратном ходе ориентируются ребром к ветровому потоку. В конструкции легко реализуется регулировка крутящего момента при постоянном ветровом потоке. Это тихоходный высокомоментный оригинальный ветродвигатель, относящийся к типу карусельных (кстати ранее, при обсуждении конструкции среди сослуживцев, было высказано сомнение в работоспособности - так склеил из бумаги макет за полчаса (больше времени понадобилось найти мелкие гвозди - имитаторов осей и упоров), поднесли к вентилятору - работает еще как).
Ну и в заключение, предлагаемый ветродв-ль входит у меня в состав автономного самоходного комплекса, реализующего "... три решения, взаимосвязанных общим подходом, применением общего энергоносителя.... Это:
· Технология строительства (служебных, жилых и др.) помещений произвольной конфигурации из подручных материалов с применением в качестве формирующего каркаса оболочек с надувными ребрами жесткости;
· Высокомоментная, низкооборотная ветроэлектростанция с пневматическим или гидравлическим преобразователем ветрового потока, не требующая применения точных обработок и технологий изготовления;
· Транспортное средство на «струйной» подушке…(по предварительным расчетам такое судно в габаритах типового грузовика обладает грузоподъемностью порядка 60-ти тонн, да и не имеет ограничения угла подъема в 5 градусов, как для известных судов на традиционной воздушной подушке. Так же не используются вентиляторы: вентилятор - это высокие скорости,а значит и точные технологии, высокая стоимость).
Предлагаемые решения призваны в целом, обеспечить на современном уровне, включая телевидение, связь и т.п. жизнедеятельность автономных групп людей, например, геологоразведки. При этом учитывается, что при оставлении разведанного участка, различные технологические постройки разлагаются без ущерба для экологии, так как сделаны из местного подручного материала, а используемая при этом энергия – это, в основном, энергия ветрового потока.
Кроме того, каждое из предлагаемых устройств и технологий имеют самостоятельное значение: от применения на дачных участках, прогулочных внедорожников до ...". Ну и так далее.
Эти вещи на уровне НОУ-ХАУ, патентовать без заказчика не вижу смысла....Ух, еле остановился :-)
С уважением, Валерий Галкин.

Анатолий Антонович
#7 (12 марта 2008 00:29)  ответить →      
Виктор Сторонский, ЗАО "Блаф", здравствуйте!
#1 (4 декабря 2007 09:13)Вы писали:
Здравствуйте! "винт-турбина" еще актуально?
ищу увлеченного изобретателя для поиска решения установки мощных но малогабаритных ВЭУ на морских судах...

Одновременно и мощных и малогабаритных возможно, если есть подходящий ветер. А вот оптимальные по соотношению (масса+габариты)/мощность - существуют.

Напишите мне на [email protected] и мы с удовольствием обсудим эту тему.

С уважением Анатолий Анимица
Тел. +7917-5911748
gravio
#8 (28 марта 2008 07:53)  ответить →      
Ой как все запущено...
и не смешно.
Парус господа - это далеко но лопасть.
но как работает...
Vladimir
#9 (28 марта 2008 22:16)  ответить →      
Стесняюсь спросить: теория и дискуссии - это просто здорово. Но где простому владельцу частного дома купить ветрогенератор? Я чувствую, что придется открывать свой бизнес и насыщать Отечество дефицитом.
С уважением к теоретикам, Владимир
Николай
#10 (5 апреля 2008 12:52)  ответить →      
Форум по малой альтернативной энергетике
http://snim.flybb.ru/
Между Европой и США началась биодизельная война
Борьба за увеличение доли энергии, производимой из альтернативных источников, поссорила Евросоюз и США. С сегодняшнего дня в ЕС вводится дополнительная пошлина на импорт американского биодизеля в размере до 237 евро за тонну.
Четыре плавучие атомные теплоэлектростанции установят в Якутии
Плавучие атомные теплоэлектростанции будут установлены в четырех районах Якутии в рамках соглашения между Федеральным агентством по атомной энергии и правительством республики: все четыре объекта планируется ввести в эксплуатацию в 2013-2015 годах, сообщил в среду РИА Новости представитель администрации президента РС(Я).
Светлый путч
Столичные энергетики, уже отметившие спад энергопотребления в 2009 году, могут столкнуться еще и с кризисом неплатежей. Депутаты Мосгордумы полагают, что именно так -- отказываясь платить за свет -- москвичи способны отреагировать на резкий рост тарифов на коммунальные услуги в этом году. Как заявил вчера «Времени новостей» председатель бюджетно-финансовой комиссии городского парламента Игорь Антонов, ОАО «Мосэнергосбыт» уже столкнулось с подобного рода протестом горожан -- в феврале «недосбор» компании составил порядка 10%.
Работники подмосковного ЖКХ покажут свои достижения на выставке
Четвертая отраслевая выставка "Передовые технологии и оборудование в жилищно-коммунальном хозяйстве Подмосковья 2009" пройдет с 16 по 18 марта в столичном выставочном комплексе "Крокус Экспо", сообщила РИА Новости сотрудница министерства печати и информации Московской области.
В.Путин вступился за железнодорожников перед шахтерами
Премьер-министр РФ Владимир Путин считает нецелесообразным дальнейшее снижение тарифов на грузовые железнодорожные перевозки. Об этом он заявил на встрече с шахтерами. "Опускать еще ниже тариф считаю нецелесообразным и даже опасным", - сказал глава правительства.
Все новости →
Свидетельство о регистрации средства массовой информации № ФС77-29720.
При полном или частичном использовании материалов ссылка на "Энергетическое пространство" обязательна.
  Rambler's Top100