Баннер
Храм в поселке Голынки

etxt.ru

Fragmashop - Металлоискатели для новичков и профессионалов

Спонсоры сайта



Эффективная ветроэнергетика

5 сентября 2017 - Андрей Порохня

Задача проекта разработка конструкции ветрогенератора с рабочими параметрами превосходящими существующие сегодня конструкции представленные на Российском рынке.

Аннотация проекта

Задачей проекта является разработка конструкции ветрогенератора адаптированной для работы на территории России в условиях резко выраженного континентального климата.

В развитии ветроэнергетики можно условно выделить два направления. Первое строительство ветра парков в местах с высокой ветровой нагрузкой и дальнейшей транспортировкой электроэнергии потребителю. Второе установка ветра генераторов непосредственно на месте потребления электроэнергии. Каждое из направлений отличают характерные особенности работы и предъявляемые требования к конструкциям ветрогенераторов.

Первое направление характерно тем что на данных площадках постоянный, относительно ровный поток ветра, который не сильно изменяется по скорости и направлению. Данная особенность позволяет эффективно использовать ветрогенераторы с вертикальной осью вращения. Небольшие перепады скорости патока позволяют изготовить винт с углами заклинения под среднюю скорость ветра и небольшие отклонения от средних значений позволяют эффективно использовать винт. Постоянство направления ветра позволяет использовать винты по истине циклопических размеров. В условиях когда нет необходимости постоянно поворачивать винт ориентируя его по направлению меняющегося ветра циклопические размеры конструкции не будут являться недостатком.

Второе направление, установка ветрогенераторов в местах потребления электроэнергии, предъявляет конструкциям новые требования. Практически на всей территории России резко выраженный континентальный климат, а это значит изменения скорости ветра от полного штиля до ураганных порывов при постоянном изменении направления. В густо населенных районах довольно низкая среднегодовая ветровая нагрузка от 4 до 6 м/с. Более подробно описано в статье http://x-vint.ru/index9.html Перспективы развития ветроэнергетики в России, анализ существующих конструкций ветрогенераторов. Данные условия предъявляют конструкции особые требования, такие как высокий стартовый порог, большой крутящий момент, простоту и скорость ориентирования по ветру, устойчивость к ураганным порывам.

Сегодня Российский рынок малой ветроэнергетики делят две модели ветрогенераторов, это классический винт с различным количеством и формой лопастей и ротор Дарье так же с различным количеством и формой лопастей. Эти модели имеют значительные недостатки.

У винтов плавающий КИЭВ, низкий стартовый порог, трудно ориентировать по ветру.

Углы заклинения и углы атаки винта рассчитывают под конкретную скорость ветра и только при этой скорости ветра винт способен выдать максимум. КИЭВ винта будет меняться в зависимости от скорости ветра, если скорость ветра соответствует параметрам винта винт будет работать эффективно в остальное время КИЭВ будет значительно ниже заявленного. Чтобы избавится от этого недостатка делают винт регулируемого шага. То есть меняют угол атаки в зависимости от скорости ветра. КИЭВ становится постоянным, но меняя угол атаки приходится отказаться от углов заклинения что значительно ухудшает аэродинамические характеристики винта и винт уже не способен выдать максимальный КИЭВ. Так же необходимо помнить и про ориентирование конструкции по направлению ветра. Классический горизонтальный винт довольно трудно крутить ориентируя по направлению ветра. При больших скоростях ветра резкое изменение направления приводит к разрушению конструкции, отламыванию хвостового флюгера. Во избегании таких последствий усложняют конструкцию, делают складывающийся хвостовой флюгер.

Ротор Дарье имеет малый момент приложения силы, низкий стартовый порог.

Ротор Дарье конструктивно имеет довольно малый момент приложения силы. То есть подъемная сила ветра возникает только в момент когда лопасть находится под определенным углом к набегающему потоку ветра. На окружности, по которой движется лопасть, это две точки с угловым размером 3-5 градусов.

Ветряк описанный в статье http://x-vint.ru/index4.html Винт ветрогенератора использует подъемную силу ветра как движущую силу, но реализует это по средством иной траектории движения лопастей, в сравнении с существующими сегодня на рынке конструкциями.В сравнении с ротором Дарье ветряк имеет момент приложения силы раз в 20 больше, и если вспомнить принцип сохранения энергии это даст конструкции значительное преимущество. Если сравнить с горизонтальной ветра турбиной то ветряк имеет следующие преимущества, постоянный КИЭВ не зависящий от скорости ветра, простота ориентирования по направлению ветра, в момент старта ветряк может воспользоваться силой напора потока что дает конструкции высокий стартовый порог. Представленная конструкция имеет более высокий крутящий момент за счет того что, во первых лопасти моей конструкции имеют возможность двигаться еще и по направлению вектора возникающей подъемной силы ветра, в отличии от винта, лопасть которого может двигаться только перпендикулярно потоку. Во вторых обусловлено геометрией конструкции. Если мы условно разделим лопасть винта на отдельные сегменты мы увидим что, сегменты расположенные на разном удалении от корня лопасти имеют разные углы заклинения, движутся с разной скоростью и обметают разную площадь. Из этого следует, что лопасть работает фрагментарно. Лопасть в моей конструкции расположена на конце рычага, движется с максимально возможной скоростью и обметает максимальную площадь, подробно описано в статье http://x-vint.ru/index11.html Векторное сравнение эффективности различных конструкций ветрогенераторов.

Предложенная конструкция имеет высокий стартовый порог и большой крутящий момент что позволит ей работать на малых ветрах которые не доступны другим конструкциям. Но слабый ветер несет небольшую мощность и тут остро встает вопрос о минимизации потерь при трансформации напряжения. Предполагается использовать http://x-vint.ru/index6.html Генератор с изменяемой схемой подключения катушек обмотки. Данный комплекс позволит минимизировать потери при трансформации электроэнергии и успешно эксплуатировать ветра преобладающие на территории России.

Рейтинг: +2 Голосов: 2 243 просмотра
Комментарии (0)

Нет комментариев. Ваш будет первым!