Результат интеллектуальной деятельности: ГЕЛИОВЕТРОВАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА

Изобретение относится к области гелио- и ветроэнергетики и может быть использовано для преобразования ветровой и солнечной энергии в электрическую с целью обеспечения электроэнергией автономных потребителей различной мощности и назначения.

Известен ветроагрегат, содержащий наружный и внутренний конфузоры, сообщенную с ними выбросную трубу, а также воздушную турбину, установленную во внутреннем конфузоре и связанную с генератором (А.С. 1666801, кл. F03D 1/04, БИ №28, 1991 г., СССР).

Конструкция ветроагрегата не предусматривает преобразования энергии солнца в электрическую энергию.

Известна ветроэнергетическая установка с ускорением потока, содержащая ветронаправляющий канал, который имеет сужение между входной частью и выходной частью. Лопастный ротор расположен в центре сужения и связан с устройствами, преобразующими энергию ветра в другой вид энергии (патент 2256818, кл. F03D 1/04, БИ №20, 2005 г., РФ).

Конструкция ветроэнергетической установки не предусматривает преобразования энергии солнца в электрическую энергию и недостаточно использует энергию ветра.

Известен безредукторный ветроагрегат, содержащий ветродвигатель, снабженный лопастями, и электрогенератор, имеющий статор и полый ротор, связанный с лопастями, причем статор установлен внутри ротора (А.С. 1263904, кл. F03D 1/00, БИ №38, 1986 г., СССР).

Однако конструкция безредукторного ветроагрегата не предусматривает преобразования энергии солнца в электрическую и недостаточно использует энергию ветра.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является гелиоветровая энергетическая установка. Гелиоветровая энергетическая установка содержит электрогенератор, имеющий статор и ротор, ветродвигатель, лопасти которого связаны с ротором, и солнечную батарею (патент 2187693, кл. F03D 9/00, 2002, RU).

Однако конструкция гелиоветровой энергетической установки прототипа недостаточно использует энергию ветра и имеет сложное устройство для ориентировки по ветру.

Для устранения перечисленных недостатков предлагается гелиоветровая энергетическая установка с поворотным цилиндрическим корпусом, выполненным в виде выбросной трубы. Корпус установки укреплен на стволе опоры через упорный подшипник. Перед входной частью корпуса установлен конфузор, а после выходной - раструб. Снаружи корпуса, за конфузором, установлен ветродвигатель, снабженный лопастями, которые связанны с ротором первого электрогенератора. Ротор установлен на корпусе при помощи подшипников, а статор установлен внутри ротора, выполненного полым и закрытым обтекателем, переходящим в конфузор. Внутри корпуса, во входной части, расположен диффузор, за которым установлено ветроколесо, связанное механически со вторым электрогенератором. Над выходной частью корпуса прикреплен флюгер, выполненный в виде вертикального киля. Сверху флюгера установлен третий электрогенератор, соединенный механически с ветроколесом. Над третьим электрогенератором установлена солнечная батарея. Солнечная батарея имеет коробчатое сечение, причем две боковые стороны и торцевая сторона соединены с верхней стороной под углом 30-45 градусов.

В предлагаемой гелиоветровой энергетической установке энергия ветра теперь преобразуется в электрическую не только безредукторным ветроагрегатом, но и ветроколесом, которое механически связано с электрогенератором, установленным сверху флюгера. Кроме этого, часть воздушного потока, сужаясь, проходит через конфузор и поступает внутрь корпуса, где дополнительно сужается в диффузоре, а затем плотным потоком воздействует на ветроколесо, которое механически связано со вторым электрогенератором.

Для автоматической ориентировки гелиоветровой энергетической установки навстречу воздушным потокам используют флюгер.

С целью эффективного использования как прямого, так и рассеянного солнечного излучения к третьему электрогенератору, установленному на флюгере, прикрепляют солнечные батареи, которые выполнены из фотоэлектрических преобразователей.

Фиг.1 - гелиоветровая установка (общий вид) в разрезе.

Фиг.2 - гелиоветровая установка (вид сверху).

Фиг.3 - гелиоветровая установка (вид А-А).

Гелиоветровая энергетическая установка содержит поворотный цилиндрический корпус 1, выполненный в виде выбросной трубы и установленный на стволе 2 через упорный подшипник 3. Внутри корпуса 1 установлен закрытый по окружности диффузор 5, а также электрогенератор 6, связанный механически с ветроколесом 7. Перед входной частью корпуса 1 установлен конфузор 8, а после выходной части - раструб 19. На корпусе 1, за конфузором 8, установлен ветродвигатель, снабженный лопастями 9, которые связаны с ротором 10 электрогенератора. Ротор 10 установлен на корпусе 1 при помощи подшипников 11 и содержит короткозамкнутую обмотку (не показана). Статор 4 установлен внутри ротора 10, выполненного полым и закрытым обтекателем 18, переходящим в конфузор 8. Над выходной частью корпуса 1 прикреплен флюгер 12, выполненный в виде вертикального киля. Сверху флюгера установлен электрогенератор 13, соединенный механически с ветроколесом 14. Над электрогенератором 13 установлена солнечная батарея 16. Солнечная батарея имеет коробчатое сечение, причем две боковые стороны и торцевая сторона соединены с верхней стороной под углом 30-45 градусов.

Гелиоветровая энергетическая установка работает следующим образом. Часть воздушного потока, воздействуя на лопасти 9, вызывает вращение ротора 10 относительно статора 4, в цепи которого индукционно наводится ЭДС. Другая часть (центральная) проходит через конфузор 8 и поступает внутрь корпуса 1, где дополнительно сужается в диффузоре 5 и плотным потоком вращает ветроколесо 7, связанное механически с электрогенератором 6, и выходит через раструб 19 наружу. Конфузор 8 позволяет спилить воздушный поток с увеличением его скорости, а диффузор 5 направляет его на ветроколесо 7. Раструб 19 позволяет резко снизить скорость воздушного потока, выходящего из корпуса установки. Это приводит к образованию разрежения воздуха внутри корпуса, которое способствует входу ветра в конфузор 8. Наличие конфузора 8 существенно не снижает воздействия ветра на лопасти 9, так как максимальный крутящий момент находится во второй и третьей частях лопастей 9. Воздушный поток также воздействует на ветроколесо 14, механически связанное с электрогенератором 13, установленным сверху флюгера 12. К электрогенератору 13, установленному на флюгере, прикрепляют солнечные батареи 16. В дневное время суток, при наличии солнца, солнечная батарея 16 генерирует постоянный электрический ток.

Ротор 10 выполнен достаточного большого диаметра с прикрепленными к нему лопастями 9, но они не затеняют ветроколесо 14 с электрогенератором 13 и солнечные батареи 16, так как они установлены на флюгере 12 выше верхних кромок лопастей 9.

Солнечная батарея жестко прикреплена на стержнях к корпусу третьего электрогенератора.

Предлагаемое техническое решение позволяет повысить коэффициент использования энергии ветра. Использование солнечных батарей позволяет получать дополнительную электрическую энергию в солнечные дни. Гелиоветровая энергетическая установка является экологически безопасной, т.е. загрязнение окружающей среды минимальное.