Энергопреобразователь, использующий низкопотенциальные воздушные, тепловые и гидравлические потоки

Обоснование функциональных особенностей работы установки. Вихревая ветроэнергетическая установка (ВВЭУ) способна использовать низкопотенциальные воздушные потоки, движущиеся в атмосфере и акваториях со скоростью от 34 м/с, утилизированные тепловые потоки, сбрасываемые во внешнюю среду промышленными предприятиями, и возможности преобразования гелио- и геотермальной энергии в виде термоиндуцированных восходящих струй воздуха.

Это устройство (рисунки I, 2) преобразует равномерный поток ветра в вихреобразные струи, является концентратором ветровой мощности, организует и аккумулирует энергию ветра и низкопотенциальные тепловые потоки аналогично тому, как в природных условиях кинетическая энергия ветра, распределенная в значительном

объёме, концентрируется до огромных величин в компактном ядре природного смерча или торнадо.

Вихревая ветроустановка способна автоматически подстраиваться под реальную скорость набегающего воздушного потока при расчетных значениях числа оборотов ротора электрогенератора, что обеспечивает преобразование энергии с высокой эффективностью при более широком диапазоне скоростей ветра.

Для существующих в настоящее время ветроустановок рабочий диапазон скоростей ветра составляет от 6-15 м/с до 2025 м/с (рисунок 3). ВВЭУ, за счет, в первую очередь, модульного построения ветропре-образователей, позволяет расширить рабочий диапазон скоростей ветра от 3 до 60 м/с и более.

Рисунок I - Макет ВВЭУ. Модульная конструкция ВВЭУ. Экспериментальный образец

Рисунок 2 - Детали и узлы экспериментального образца ВВЭУ

Рисунок 3 - Сравнительная характеристика У /Дт>) лопастных и ВЭУ и ВВЭУ

Преимущества ВВЭУ относительно традиционных ветряков: в 1,5-2 раза меньше рабочая скорость ветра и массогабаритные параметры; «ротор-генератор» исключает вал, нет системы «установа на ветер»; конструкция установки предполагает её модульное исполнение из идентичных функциональных модулей; стабилизация числа оборотов ротора обеспечивается изменением площади воздухозаборника установки; коэффициент использования энергии ветра £ ~ 0,3; быстроходность Z = 1,5-2,0.

Экологическая оценка вихревой ветроэнергетической установки. Ветроэнергетика во всём мире стремительно набирает обороты. Однако в своем развитии ей приходится преодолевать многочисленные трудности, как объективные (высокая стоимость чистой энергии; низкая плотность энергии, приходящейся на единицу площади ветрового колеса; непредсказуемые изменения скорости ветра в течение суток и сезона, требующие резервирования ветровой станции или аккумулирования произведенной энергии; отрицательное влияние на среду обитания человека и животных, на телевизионную связь и пути миграции птиц), так и специфические - необходимость получения многочисленных разрешений, в том числе от связистов, ведомств гражданской авиации и от военных. Крупные стационарные лопастные ВЭУ (мощностью более 20 кВт) негативно влияют на телесигнал. На расстоянии до 0,5 км они вызывают помехи в телесигнале. Это связано с тем, что лопасти ветрового колеса ВЭУ отражают сигнал, вызывая помехи при передаче телевизионного сигнала. Во время работы таких ВЭУ возникает достаточное количество инфразвука, влияющего на состояние человека и животных. Кроме того, при работе крупных ВЭУ возникает естественный шум от работы ветрового колеса. Поэтому размещение ВЭУ мощностью больше 10 кВт в пределах города (посёлка) нежелательно. Их необходимо размещать на безопасном расстоянии от населенных пунктов (0,5-1,0 км). Авиадиспетчеры вот уже несколько лет жалуются, что стационарные лопастные ветряные установки появляются на их радарах и мешают не только самим фактом своего присутствия, но и за счет создания так называемых «теней», которые на экране отображаются, как длинные черточки. В этих «тенях», которые достигают нескольких сотен метров, радиолокационная станция не может больше обнаружить никаких объектов. Сигнал от ветряка может иметь разную силу в зависимости от погодных факторов, угла поворота и частоты вращения ротора ветроустановки. Вихревая ветроэнергетическая установка конструктивно выполнена так, что ротор находится внутри корпуса установки, так что не составляет никакого труда экранировать низкочастотные акустические шумы ротора. Технологии использования звукошумопоглощающих покрытий разнообразны и широко используются в авиационной и РЛС-тех нике. Технология защищена пятью патентами РФ: № 1779283, 2002981, 2073111,2093702,2101550.