Проект №293
Ветроэлектростанция роторного типа 
РАЗРАБОТКА ЭКОЛОГИЧНОГО ЭЛЕКТРО-МЕХАНИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ ВОЗДУШНЫХ МАСС В ЭЛЕКТРИЧЕСКУЮ ЭНЕРГИЮ С НАКОПЛЕНИЕМ ЕЕ В АККУМУЛИРУЮЩИХ УСТРОЙСТВАХ И ВЫДАЧЕ ПОТРЕБИТЕЛЮ ПО МЕРЕ НЕОБХОДИМОСТИ
Описание

Разработана концепция новой гибридной системы для преобразования энергии ветра в электроэнергию с сохранением последней в накопителях, имеющая повышенный коэффициент использования энергии ветра (далее – «ветроэлектростанция»), которая в отличие от аналогов имеет вертикальную ось вращения, безлопастную конструкцию, новый тип электрогенератора, модульный принцип наращивания мощности и новый тип накопителя электроэнергии.

В основу конструкции внесен ряд «ноу-хау», которые позволяют запатентовать разработку в  ведущих странах мира. Предварительный патентный поиск проведен, что подтвердило патентоспособность разработки.

Награды проекта:

ЗОЛОТАЯ МЕДАЛЬ  Международного салона изобретений и инновационных  технологий  «АРХИМЕД- 2011», г. Москва. «Гран-при» Ирана и Золотая медаль 40-го Международного Салона «INVENTIONS GENEVA-2012», апрель 2012 г.

Ветроэлектростанция позволяет:

— вырабатывать электрическую энергию путем преобразования энергии ветра любого направления (в том числе быстропеременного и порывистого ветра) в механическое вращение ротора ветроэлектростанции с вертикальной осью вращения .

— поставлять вырабатываемую электроэнергию напрямую потребителю, преобразуя ее либо в переменный, либо в постоянный ток необходимых параметров.

— накапливать избыток электроэнергии в накопителях  конденсаторного или пневматического типа для дальнейшего использования потребителями по мере необходимости.

— получать электроэнергию во всем диапазоне скоростей ветра — от 1,5-2 м/с до максимума.

— варьировать мощность энергоустановки от единиц киловатт до мегаватт.

— экономить пространство, отведенное под энергоустановку за счет малого поперечного сечения модулей установки и  вертикального принципа наращивания мощности отдельного энергетического комплекса.

— размещать энергоустановку вблизи жилья, фермерских хозяйств и других строений, учитывая ее экологичность.                                           

 

Экологическая чистота, безопасность ветроэлектростанции и уменьшенный в разы землеотвод под конструкцию, позволяет располагать установку в непосредственной близости от потребителей. Это кроме удобства эксплуатации, дает дополнительную экономию вырабатываемой электроэнергии за счет отсутствия потерь при транспортировке по электросетям.

Предлагаемая ветроэлектростанция по своим параметрам и характеристикам может придти на смену существующим ветроэлектростанциям вентиляторного (лопастного) типа, а также  конструкционных аналогов  роторного типа и найти применение во всех районах Земли. Этими энергоустановками можно решать вопросы энергоснабжения  частного жилья, особенно в сельских и труднодоступных районах, фермерских хозяйств, сельскохозяйственных производств, курортных систем отдыха, промышленных производств, то есть тех объектов, где требуется предельная простота, надежность, безопасность и экологичность энергоснабжения. Кроме перечисленного, большую пользу ветроэлектростанция принесет для служб и систем, имеющих мобильные группы, перемещающиеся в походных условиях и требующие локальные источники электрообеспечения (геологоразведка, поисково-спасательные службы, лесное хозяйство, пастбища и т.п.).

Гибкость по мощности и универсальность по принципу действия, позволит легко адаптировать энергоустановку под любой вид потребителя электроэнергии. А простота

устройства и модульный принцип позволит распространить ее в различные регионы для различных типов потребителей.

Проведенные эксперименты на масштабных моделях ветроэлектростанций полностью подтвердили физические принципы, заложенные в основу конструкции и в направлении повышения коэффициента полезного действия.

Результатами внесенных новаторских изменений и «ноу-хау» в конструкции будут: повышение ресурса работы комплекса в целом, технологическая простота изготовления, техническая простота эксплуатации  и повышенная эффективность энергоустановки за счет высокого КПД ветроустановки. В итоге это дает значительную экономическую выгоду от применения данного комплекса при получении электроэнергии — удешевление стоимости киловатта электроэнергии, получаемой данной системой по сравнению с аналогами. По нашим расчетам, стоимость киловатта электроэнергии, полученной с помощью нашего комплекса, должна быть равна (или ниже!) стоимости киловатта электроэнергии, полученного традиционными способами (гидро-, тепловые электростанции). Для сравнения, лопастные и роторные электрогенераторы традиционной конструкции имеют стоимость киловатта электроэнергии в 3-4, а то и 10 раз превышающую стоимость киловатта гидро-, атомных или тепловых электростанций.  При этом рыночная стоимость  нашего  комплекса в целом, не будет превышать существующие аналоги или даже будет ниже последних. Все сказанное делает данный проект  чрезвычайно насущным, экономически актуальным и целесообразным!

 

Дата создания профайла проекта: 23 января 2013
Бюджет: 10 000 000 EUR
Статус: Макет/Модель
Защита технических решений: Подана заявка на патент, Имеется патент, Защита в режиме коммерческой тайны (ноу-хау).
Этапы реализации

1 Этап работ (1-е полугодие)

Оптимизация конструкции ветротурбины с целью повышения эффективности отбора энергии воздушного потока- повышения КИЭВ (комплекс НИР).

Расчет архитектуры ветротурбины на прочность и подбор материалов для  конструкционного исполнения ВЭС для зоны с умеренным климатом (комплекс ОКР).

Соотнесение параметра цена/качество для вариантов серийного выпуска ВЭС.

Первые ВЭС рассчитываются и изготавливаются в опытных экземплярах для  выпуска линейки ВЭС  мощностью 5-500 КВт. При этом основная модификация ВЭС предназначается для эксплуатации в зоне с умеренным климатом. Проведение экспериментальной проверки  рабочих режимов (диапазона ветров), на которых работа ВЭС стабильна и безопасна.
Возможный результат работ  первого этапа — изготовление минимум 12 опытных образцов ВЭС.

 2 этап работ (2-е полугодие)

Модификация  серийных, и/или разработка новых типов электрогенераторов для преобразования механической энергии вращения ротора в электрическую энергию с целью применения их в ВЭС. Расчет и изготовление опытных образцов электрогенераторов  различно мощности и различного широтно-климатического исполнения.

Разработка, изготовление и испытание  инвертора и комплекса оборудования  системы автоматического управления работой ВЭС, включающего  в себя  автоматику слежения за параметрами ВЭС  и управления работой ВЭС в штатном  и критическом режимах, электронный блок  управления работой накопителя электрической энергии.  Оборудование  разрабатывается и изготавливается в трех климатических вариантах для всей линейки мощностей блоков ВЭС.

В комплекс электрооборудования для ВЭС  этого  этапа разработки устанавливаются  серийные накопители электроэнергии на базе суперконденсаторов.

Результаты работ второго этапа — разработка и изготовление опытных образцов электрогенераторов  для установки их на серийные ВЭС, сборка образцов  опытных комплексов ВЭС с комплектом электронного оборудования. Испытания ВЭС различной мощности с продувкой в аэродинамической трубе со скоростями ветра 1-30 м/с. Определение параметров и характеристик ВЭС при работе в штатном и критическом режимах для работы в зоне умеренного климата.

 3 этап работ (3-е полугодие)

Модификация суперконденсаторов для накопителей электроэнергии с улучшенными технико-экономическими параметрами (НИР).  Разработка и изготовление опытных образцов батарей суперконденсаторов для ВЭС   линейки мощностей 5-500 КВт (ОКР) и трех типов широтно-климатического исполнения.

Разработка и изготовление пневмонакопителей на основе турбокомпрессоров авторской модификации для мощностей ВЭС  выше 1 МВт (НИОКР).

Расчеты параметра цена/качество для вариантов  серийного выпуска накопителей обоего типа.

Комплекс  испытаний накопителей электроэнергии на основе суперконденсаторов и пневмонакопителей.

Результат работ этапа — опытные образцы накопителей электроэнергии на основе суперконденсаторов и пневмонакопителей с улучшенными эксплуатационно-техническими и экономическими параметрами.

 4 этап работ (4-е полугодие)

Расчет архитектуры  ветротурбины на прочность и подбор материалов конструкционного исполнения ВЭС для всей линейки мощностей (5-500 КВт) для зон Заполярья и жаркого и влажного климата (ОКР). Соотнесение параметра цена/качество для вариантов серийного выпуска ВЭС. Изготовление опытных образцов ВЭС для всей линейки мощностей (5-500 КВт) для зон Заполярья и жаркого и влажного климата.

Комплекс испытаний ВЭС с продувкой в аэродинамической трубе в диапазоне вет-ров 1-30 м/с и (при необходимости) природно-климатическими испытаниями. Опреде-ление параметров и характеристик ВЭС при работе  в штатном и критическом режи-мах в комплексе с электронным оборудованием слежения и контроля за работой ВЭС.

Возможный результат работы этапа- 24 опытных образца ВЭС для всей линейки мощностей (5 -500 КВт) для зон Заполярья и жаркого и влажного климата.

Продукция

Ветроэлектростанция (ВЭС) следующих модификаций:

1. Модуль ВЭС мощностью 5 КВт для работы  в  зоне с умеренным климатом.

2. Модуль ВЭС мощностью 5 КВт для работы  в  зоне с жарким и влажным климатом.

3. Модуль ВЭС мощностью 5 КВт для работы  в  полярной зоне.

4. Модуль ВЭС мощностью 20 КВт для работы  в  зоне с умеренным климатом.

5. Модуль ВЭС мощностью 20 КВт для работы  в  зоне с жарким и влажным климатом.

6. Модуль ВЭС мощностью 20 КВт для работы  в  полярной зоне.

7. Модуль ВЭС мощностью 50 КВт для работы  в  зоне с умеренным климатом.

8. Модуль ВЭС мощностью 50 КВт для работы  в  зоне с жарким и влажным климатом.

9. Модуль ВЭС мощностью 50 КВт для работы  в  полярной зоне.

10. Модуль ВЭС мощностью 100 КВт для работы  в  зоне с умеренным климатом.

11. Модуль ВЭС мощностью 100 КВт для работы  в  зоне с жарким и влажным климатом.

12. Модуль ВЭС мощностью 100 КВт для работы  в  полярной зоне.

13. Модуль ВЭС мощностью 250 КВт для работы  в  зоне с умеренным климатом.

14. Модуль ВЭС мощностью 250 КВт для работы  в  зоне с жарким и влажным климатом.

15. Модуль ВЭС мощностью 250 КВт для работы  в  полярной зоне.

16. Модуль ВЭС мощностью 500 КВт для работы  в  зоне с умеренным климатом.

17. Модуль ВЭС мощностью 500 КВт для работы  в  зоне с жарким и влажным климатом.

18. Модуль ВЭС мощностью 500 КВт для работы  в  полярной зоне.

Преимущества ветроэлектростанции нового типа:

  1.    Предельно простая конструкция, в основу которой заложен принцип максимальной технологичности, не требующая прецизионного производственного парка, в отличие от ветроэлектростанций лопастного типа, относящихся по сложности производства к авиационному машиностроению.
  2.    Внесенный в конструкцию  ряд «ноу-хау» позволяют получить наращивание к.п.д. системы в целом  до 60-70% против 30-40%,  которые имеют традиционные ветроэлектростанции лопастного типа с горизонтальной осью вращения и аналоги нашей ветроэлектростанции с вертикальной осью вращения.
  3.    Широкий спектр диапазона ветров, при которых происходит вырабатывание электроэнергии (работа установки начинается  при скорости ветра 1,5-2 м/с, в отличие от 4-5м/с у лопастных ветроэлектростанций), что позволяет применять нашу ветроэлектростанцию в регионах с пониженными средними скоростями ветра.
  4.    Отсутствие флюгерных поворотных механизмов для адаптации ветроприемника против ветра, что упрощает конструкцию — роторная ветроэлектростанция работает  от ветра с любого направления, в  том числе, что очень важно в местах с пересеченной и горной местностью, и от порывистого и быстропеременного ветра!  А использование энергии быстропеременного и порывистого ветра увеличивает коэффициент использования энергии ветра на 10-20% по сравнению с лопастными ветроэлектростанциями.
  5.    Модульный принцип, заложенный в основу конструкции, позволяет вертикально надстраивать конструкцию модулями по мере необходимости и таким образом ступенчато  увеличивать ее мощность. Электрогенератор распределенного типа, разработанный специально для нашего ветроэлектроэнергетического комплекса, уникальный по своим техническим и конструкционным параметрам,  позволяет наращивать мощность установки плавно, путем увеличения числа магнитоэлектрических обмоток и избавиться от блочного электрогенератора и вариатора! Блочные электрогенератор и вариатор снижают к.п.д. системы на 4-10% и содержат в себе 40-50% стоимости ветроустановки в целом! Таким образом, исключив блочные электрогенератор и вариатор, мы увеличили коэффициент полезного действия системы  и понизили стоимость установки.
  6.    Возможно производство линейки  ветроэлектрических модулей, рассчитанных  на  мощности: от 1 до10 Квт, от 10 до100 Квт, от 100 до 500 Квт и выше. Модули мегаваттной мощности должны проектироваться отдельно.
  7.    Ротор ветропреобразователя с  вертикальной осью вращения, принципиально не имеет  длинноволновых вибраций, вызывающих  излучение  ифразвукового диапазона, пагубно влияющее  на здоровье людей и животных, в отличие от лопастных ветроэлектростанций.
Команда

Вход в систему Регистрация →
Забыли пароль?