Башта вітроенергетична

Реферат: Башта вітроенергетична містить власну опорну конструкцію та розміщену і закріплену в верхній її частині кільцеву платформу, що має можливість обертання навколо вертикальної осі башти. До зовнішнього контуру платформи періодично прикріплені вітровловлювачі. Навколо башти крім власної опорної конструкції виконані декілька вертикальних башт, які є додатковими опорами кільцевої платформи. UA 70593 U (54) БАШТА ВІТРОЕНЕРГЕТИЧНА UA 70593 U UA 70593 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до вітроенергетики. Найбільш розповсюджені вітроенергетичні установки мають башту з вітроагрегатом, що виробляє електроенергію, причому вітроколесо обертається навколо горизонтальної осі ["Рынок Электротехники", №2, 2006 г. Использование ветроустановок для энергоснабжения сетевых потребителей]. Недоліки такого рішення суттєво стримують нарощування частини вітроенергетики в загальному об'ємі вироблення електроенергії всіма видами електростанцій. Зокрема, вітроелектроустановки (ВЕУ) такого типу обмежені в збільшенні своєї потужності через наступні головні причини. Вітроколесо, що обертається навколо горизонтальної осі, має достатньо велику швидкість обертання, яка доходить до 45-60 обертів за хвилину. В великих ВЕУ кінцівки вітроколеса мають швидкість руху по колу, яка перевищує швидкість звуку в повітрі. В результаті цього створюється велике шумове навантаження на суміжну з ВЕУ місцевість. На всю конструктивну систему ВЕУ діють коливальні навантаження значної величини. Ще більш негативним являється виникнення великих силових навантажень на цю систему через необхідність постійної орієнтації вітроколеса по напрямку вітрового потоку. Ці навантаження виникають через гіроскопічний ефект вітроколеса, протидія якому потребує досить значних силових діянь, котрі відповідно потребують значних витрат енергії і створюють, як вже зазначено, значні додаткові силові навантаження на всю конструктивну систему ВЕУ. Внаслідок вказаних факторів ВЕУ даного типу не можуть працювати при швидкості вітру, що перевищує 20-25 м/сек. Це досить суттєвий негатив, який практично усуває можливість створення висотних ВЕУ висотою понад 180 метрів. Тобто, саме з того рівня, де потенціал вітрової енергії стає найбільш ефективним і наближається майже до постійної дії з досить незначними коливаннями. До всього сказаного необхідно додати, що такі ВЕУ створюють значні перешкоди для роботи всіх видів телевізійного та радіозв'язку. Все це загалом створює практичну неможливість розташування ВЕУ безпосередньо в населених пунктах або ж поблизу них, що, в свою чергу, вимагає вагомих додаткових витрат на створення значної довжини електричних мереж від ВЕУ до об'єктів, що використовують вироблену ними електроенергію. Означені негативи ВЕУ даного типу являються, як вже було сказано, головними факторами, що в значній мірі стримують їх розвиток і розповсюдження. Але існують і додаткові небезпеки, наприклад, в випадку руйнування вітроколеса наслідки цього можуть бути надзвичайно тяжкими, що додатково накладає обмеження стосовно вибору місць розташування таких об'єктів і, зрозуміло, це обтяжує вище означений комплекс негативів таких ВЕУ. Не кажучи вже про те, що навіть на значному віддаленні від населених пунктів ВЕУ цього типу створюють гнітючу дію на біосферу свого перебування. Наприклад, після будівництва в Данії комплексу таких ВЕУ, розташованих в морській акваторії, рибалки протестують, бо кількість риби в цій акваторії різко зменшилась. Зрозуміло, що цей приклад має універсальний характер для будь-якої території на земній кулі. Відомо рішення (взято за прототип) башти вітроенергетичної [Патент України 45294, Сироти башта вітроенергетична], яке усуває значну кількість негативів традиційних і найбільш розповсюджених ВЕУ. Особливість прототипу полягає в наступному. Вітроагрегат, що вловлює енергію вітру з перетворенням її в електроенергію, закріплений в верхній частині башти ВЕУ. Головним елементом цього агрегату є кільцева платформа, що обертається навколо вертикальної осі, якою є вертикальна вісь башти. До зовнішнього контуру кільцевої платформи періодично прикріплені вітровловлювачі. Суттєвою перевагою такого рішення є наступне. По-перше, і це головне. Збільшуючи діаметр кільцевої платформи, ми відповідно зменшуємо швидкість обертання її навколо вертикальної осі башти. Причому, це регулювання швидкості обертання можна доводити до рівня, який практично усуває всі вище згадані негативи традиційних ВЕУ, де вітроколесо обертається навколо горизонтальної осі вітроагрегату. Наприклад, в порівнянні з вище наведеними ВЕУ замість 45-60 обертів за хвилину ми можемо цей показник зменшити в десять разів і більше. Тобто, прийняти стільки, скільки треба, щоб жоден з вище наведених негативів не мав місця в нашій ВЕУ. При цьому, використання вітрової енергії, що трансформується в електроенергію в ВЕУ прототипу, здійснюється без усяких втрат. Всі інші позитиви прототипу, які природно забезпечуються означеним головним фактором потрібного зменшення обертів кільцевої платформи-ротора ВЕУ, ми розглянемо нижче. Але ці надзвичайні переваги прототипу мають негативний фактор, який стримує можливість його максимального використання. Зокрема йдеться про наступне. Зрозуміло, що жадане для нас збільшення діаметра кільцевої платформи теоретично можна забезпечити для будь-якої наперед заданої ситуації. Але ясно і те, що виконання цього 1 UA 70593 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 забезпечення викликає збільшення матеріалоємності як самої платформи, так і башти, яка повинна цю платформу нести. Причому, чим більше ми намагаємось знизити швидкість обертання платформи (за рахунок збільшення її діаметра), тим більше зростає маса самої платформи і ще більше башти. Загалом же зростання маси ВЕУ відбувається непропорційно швидше, ніж намагання зменшити швидкість обертання платформи. Чи можна завадити цій непродуктивній непропорційності? Саме позитивною відповіддю на це питання і є задача нашої корисної моделі. Поставлена задача вирішується тим, що в башті вітроенергетичній, яка містить власну опорну конструкцію та розміщену і закріплену в верхній її частині кільцеву платформу, до зовнішнього контуру котрої періодично прикріплені вітровловлювачі, при цьому сама платформа має можливість обертання навколо вертикальної осі башти, відповідно до корисної моделі, крім власної опорної конструкції, навкруг неї виконані декілька вертикальних башт, які слугують додатковими опорами кільцевої платформи. Суть корисної моделі та її ефективність пояснюється кресленням, де показаний один з варіантів цього рішення, отриманого в процесі пошукової конструкторської розробки, виконаної в ТОВ "Укрстальконструкція" ім. В.М. Шимановського. Зокрема, йдеться про експериментальну ВЕУ потужністю 20 МВт, з габаритами - висота - 25 м, діаметр - 100 м, розташована на висоті 200 м. На Фіг.1 зображено вертикальний розріз, на Фіг.2 - план, на Фіг.3 - розріз Б-Б на Фіг.1, на Фіг.4 та 5 - вузли ВЕУ, на Фіг.6 - загальний вигляд в аксонометрії, на Фіг.7 - те ж саме, але без кільцевої платформи ВЕУ. ВЕУ з запропонованою баштою містить власну опорну конструкцію 1 та шість додаткових башт 2, 3, 4, 5, 6, 7, розташованих на основі 15 (хоч кількість цих додаткових опорних башт може бути іншою, в залежності від конкретних умов). Верхівка всього цього опорного комплексу об'єднана в єдину конструктивну опорну систему за допомогою кільцевих магнітів 8, які, крім цієї функції об'єднання семи опор в єдину опорну систему, на верху цієї системи створюють також можливість спирання на неї кільцевої платформи 9. Як просторова конструктивна система надійної міцності та жорсткості кільцева платформа 9 створена з двох частин - зовнішньої 12 та внутрішньої 13, між собою поєднаних сполучними елементами 14 будь-якого конструктивного виконання, ферми, балки, тощо. Загалом же, представлена конструктивна схема кільцевої платформи 9 це лише одна ілюстрація з усієї множини можливих варіантів створення цього головного елементу конструкції ВЕУ. Тому зрозуміло, що, в залежності від конкретних умов, має відбуватись пошук оптимального рішення цієї конструкції, яка здійснюючи функцію ротора ВЕУ, повинна конструюватись з намаганням досягнення її мінімальної маси та вартості. Кільцева платформа 9, крім так би мовити власного, рідного спирання (згідно з прототипом) на опорну конструкцію 1, отримує можливість спирання через систему магнітів 8 на додаткові опорні башти 2, 3, 4, 5, 6 і 7. Кільцева платформа має вітровловлювачі-лопаті 11, рівномірно розміщені вздовж її зовнішнього контуру, та спирається на свої опорні конструкції і фіксується відносно них без механічного контакту, тобто через магнітні системи. Зокрема, вертикально та горизонтально платформа 9 фіксується способом "магнітної левітації". Конструктивно "магнітна левітація" може мати багато варіантів здійснення, один з них показаний на фігурах 4 і 5. Магнітна система фіксації платформи відносно осі 10 умовно не показана і може бути виконана відомим способом в будь-якому прийнятному варіанті, створюючи свого роду механічно безконтактний підшипник навколо осі 10. В результаті, вся платформа 9 перебуває в повітряному просторі без механічного контакту з конструкціями, які фіксують її надійне і стабільне перебування в цьому просторі в одних і тих же координатах. Що стосується конструктивного і технологічного оформлення вироблення електроенергії, ми його умовно не показуємо, вважаючи, що ця задача надійно і ефективно вирішується будь-яким відомим способом. Але мусимо наголосити, що в нашому конкретному випадку всі ці способи базуються на ідеї створення магнітоелектричного генератора, в якому зазначена система "магнітної левітації" одночасно є складовою частиною цього генератора. Повторюємо, на цьому принципі може бути багато варіантів його реалізації, але ідея цього принципу залишається незмінною, і вона досить ефективно і надійно опрацьована і досліджена. Це ж саме стосується зніму струму з генератора і всіх інших елементів ВЕУ, які повинні забезпечити регулювання стабільних і надійних параметрів вироблюваної електроенергії та надійного її накопичення і зберігання. Тобто йдеться про відповідні контролери, інвертори, та акумулюючі пристрої. Вісь 10 - це верхівка башти 1, і навкруг неї обертається кільцева платформа 9. Разом з тим поперечні габарити цієї осі дозволяють використати її для додаткової позитивної потреби, а саме, створити на ній вертолітну площадку 18. В сьогоднішній практиці висотного будівництва це досить розповсюджене явище і, як бачимо, наше рішення не обмежує ніяким чином такої 2 UA 70593 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 потреби. Хоч необхідно зауважити, що створення вертолітної площадки не є абсолютною вимогою. Тому зрозуміло, що, при відсутності такої площадки, вісь 10 може використовуватись як будівельна основа для будь-яких інших цілей, які можуть виникнути і домінувати в кожному конкретному випадку. Розглянемо, як забезпечується поставлена задача представленого рішення. Не важко бачити, що в порівнянні з прототипом умови роботи платформи 9 поліпшуються незрівнянно, забезпечуючи багаторазове підвищення її ефективності в будь-яких межах потреби в цьому. Йдеться як про ефективну статику і динаміку, так і про коефіцієнт корисної дії при видобутку електроенергії. А це дозволяє максимально облегшити саму платформу при будь-яких її параметрах - і тим більше, ніж ці параметри більші. Тобто, найефективніше використовуючи конструкторські властивості цієї платформи, при мінімальній її матеріалоємності, ми отримуємо максимально можливий видобуток електроенергії. При цьому необхідно особливо зважити, що забезпечується і максимально можливий рівень безпеки і нешкідливості цієї ВЕУ в усіх смислах цього поняття. Вже було зазначено, що в нашому рішенні більш як в десять разів зменшується швидкість обертання. Більше того, ми можемо її зробити на рівні - один оберт за хвилину, що майже не фіксується візуально, одначе ні в якому разі не знижує рівень потужності ВЕУ. Разом з тим, всі вище зазначені негативи, які утворюються через велику швидкість обертання, в нашому рішенні ВЕУ усуваються. Чисельний аналіз для платформи діаметром 100 метрів, розташованої на висоті 200 метрів, дає наступні основні результати: швидкість обертання - 4 оберти за хвилину, маса - 1500 тон, потужність ВЕУ - 20 МВт. Як головний підсумок запропонованого рішення, це означає конструктивний і технологічний прорив в вітроенергетиці зокрема, і в енергетиці в цілому. Бо жоден традиційний спосіб отримання електроенергії (ТЕС, ГЕС, АЕС) не може навіть близько бути конкурентноздатним ні по одному з факторів, які оцінюють життєприйнятність електростанції. Опоненти будуть доводити хибність такого ствердження на тій підставі, що наш висновок не враховує необхідність створення для ВЕУ шести додаткових башт 2, 3, 4, 5, 6 і 7. Трудові та фінансовоматеріальні затрати на створення цих башт в десятки, якщо не в сотню, разів перевищують задекларовану перевагу запропонованого нами рішення ВЕУ. І цьому нічого було б заперечити, якби вказані башти виконували тільки функцію опорної системи для нашої ВЕУ. Але вже в описі прототипу [Патент України 45294, Сироти башта вітроенергетична] показано, що вже це рішення усуває переважну кількість недоліків вітроенергетики, що виводить її на позаконкурентний рівень ефективності в порівнянні з іншими енергоресурсами Землі. Висотне будівництво в 20-му столітті постійно розвивалось і вдосконалювалось. Динаміка його зростання невпинна, і сьогодні воно стало масовим в глобальному масштабі. Подолано 1000-метровий рубіж висоти, який став орієнтиром для зростання масовості висотного будівництва і одночасно перехідним етапом для подальшого, ще більш захоплюючого освоєння висотного простору над Землею. Певний період, останні десятиліття попереднього століття, існував психологічний бар'єр стосовно подолання висоти в будівництві. Архітектори, медики, психологи і багато інших представників науки і інженерії інтенсивно дискутували (дискусія продовжується і досі) про те, як почувається людина в таких надвисоких спорудах, і як це буде проявлятись в її існуванні з плином часу в такому висотному середовищі. Як бачимо, незважаючи ні на які перестороги, життя бере своє, і динаміка висотності як по висоті, так і по масовості, тільки зростає прискореними темпами. Тобто, начебто подолано психологічний бар'єр в усіх сферах життєдіяльності, які пов'язані з цим будівництвом. Таке відбувалось не раз і продовжує відбуватись в епоху науково-технічного прогресу. Коли страх перед реально існуючими загрозами не може припинити діяльність всіх видів транспорту, який постійно забирає життя сотень тисяч людей. Людей, які на рівні підсвідомості живуть постійно з цим страхом, але все інтенсивніше продовжують користуватись транспортом на землі, на воді і в повітрі. Те ж саме відбувається з висотним будівництвом, де люди змушені, незважаючи на реальний свідомий і підсвідомий страх, мешкати і працювати на висотах, проти котрих Ейфелева башта залишається далеко внизу. І все ж страх людей перед всіма досягненнями науково-технічного прогресу і страх від перебування в висотних будинках мають відміну. Припустимо, в будь-якому виді транспорту людина перебуває періодично і певною мірою відносно незначний час. А в будівлі висотній, тобто на роботі або в житловому приміщенні, час перебування багатократно більший. В звичайному будинку цей фактор не має особливого значення, бо це достатньо безпечні споруди, де якщо і відбудеться лихо, типу пожежі, евакуація людей здійснюється без особливих складностей. А в висотних будівлях проблема пожежної безпеки загалом і захисту людей перш за все набуває незрівнянно більшого значення, і відповідно безмежно зростає складність 3 UA 70593 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 вирішення цієї проблеми. І маємо дивовижно тривожну ситуацію. Коли масовість висотного будівництва, яка постійно зростає, відбувається при тому, що рівень пожежної безпеки не тільки не підвищується, але й знижується. Бо надійність і ефективність протипожежних заходів, незважаючи на їх вдосконалення, безнадійно відстає від потреб висотного будівництва, де на відміну від усіх інших споруд проблема евакуації людей з певного рівня висоти як була, так і залишається абсолютно не вирішеною. Вперше в світовій практиці будівництва загалом, і в висотному в тому числі, ми це коло розриваємо. Йдеться про наступне. Повернемось до нашого креслення, яке ілюструє запропоноване рішення. Платформу 9 підтримують опорні конструкції у вигляді колон-башт 1, 2, 3, 4, 5, 6 та 7. Головна колона 1 безпосередньо являється "рідною" опорою платформи 9 в її центрі, а всі інші підтримують платформу 9 в її крайових зонах. Нема потреби пояснювати, що, згідно з вище викладеним, всі ці опорні конструкції крім своєї прямої (означеної) функції не тільки доцільно, але і необхідно використати для інших, не менш важливих потреб. Зокрема, йдеться про те, що кожну з означених колон-башт можна і потрібно створити як окремий багатоповерховий висотний будинок, з усіма належними для відповідної життєдіяльності спорядженнями, пристроями і комунікаціями. Отже ми отримуємо в нашій вітроенергетичній башті опорну для платформи 9 систему, що створена з семи окремих висотних будинків, об'єднаних зверху в єдину просторову опорну систему для платформи 9. Але ж як здійснюється протипожежний захист людей, які перебувають в цих висотних будинках? Відповіддю на це питання є необхідність створення між цими будинками перехідних мостів, система яких може мати безліч варіантів виконання. Але в усіх випадках повинна бути забезпечена можливість евакуації людей з будь-якого висотного будинку, на будь-якому його поверсі. Наприклад, з періодичністю, припустимо через п'ять поверхів (як показано на кресленні, хоч цей параметр потрібно спеціально дослідити), багатоповерховий будинок в башті 1 має перехідні містки на всі суміжні будинки в баштах 2, 3, 4, 5, 6 та 7. Зокрема, в конкретному варіанті нашого креслення показані радіальні мости 16 та кругові 17. Тобто, при пожежі з будинку в башті 1 люди мають шість варіантів евакуації всуміжні будинки. І на якій би висоті не відбулась пожежа, ця можливість для всіх мешканців будинку зберігається в повній мірі. Якщо ж взяти будь-який інший будинок в суміжних баштах, то з кожного з них аналогічним чином можна забезпечити мінімум три варіанта евакуації людей. Наприклад, через відповідні перехідні містки з будинку в башті 2 можна через кожні п'ять поверхів переходити в суміжні будинки в башті 1, в башті 7, та в башті 3. В результаті отримуємо висотний житловий комплекс, де проблема безпеки людей вирішується не тільки на рівні невисотних будинків, але й вона доводиться практично до рівня звичайної сільської хати, з котрої в разі потреби при пожежі можна вибігти на вулицю при абсолютній відсутності перешкод, які мають багатоповерхові будинки. Хоч зрозуміло, що на відміну простої сільської хати, в запропонованій системі висотних будинків, при евакуації людям прийдеться переміщатись на більшу відстань, ніж вибігання з сільської хати. Але ця "прикрість" абсолютне ніщо в порівнянні з нинішньою ситуацією, коли в висотках при виникненні пожежі, на поверхах розташованих вище пожежі, практично відсутні можливості для евакуації. Добре відомо, що в великих містах, в разі пожежі трапляються нерідко ситуації, коли пожежні машини навіть не мають змоги під'їхати до палаючого будинку. Не кажучи вже про те, що сучасна пожежна техніка практично непридатна для роботи на висотних будинках. Що вже казати про зверх висотки, які стають все більш чисельними. Що ж стосується різноманітних автоматичних протипожежних пристроїв та приладдя, яким обладнують висотки, то досить значний досвід свідчить про їх відмову в самий гарячий момент з відомими наслідками. В запропонованому ж рішенні висотних будинків всі ці негаразди вирішуються найбільш ефективно і надійно. Йдеться про те, що представлена система перехідних містків та автономна локальна електроенергосистема вітроенергетичної башти дозволяють створити на цьому висотному комплексі свою локальну систему протипожежної охорони. Системи укомплектованої потрібним штатом пожежників, які будуть нести цілодобову службу. Крім всього названого, для такої системи потрібно ще на самому верху башт або навіть поза ними створити ємності для зберігання води та всіх протипожежних компонентів, потреба в яких виникає при пожежі. Таким чином, ми створюємо належним чином укомплектовану протипожежну структуру, яка в найкоротший термін виявляє пожежу (бо все відбувається в безпосередній зоні розташування цієї протипожежної структури, що абсолютно виключає втрати часу на поїздку до пожежі), і що не менш важливо, забезпечує з мінімальними зусиллями та втратами часу практично негайно приступати до локалізації та гасіння пожежі. Для цього пожежники з потрібним обладнанням та інструментами через перехідні містки за мінімальний час добираються до пожежі і здійснюють 4 UA 70593 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 всі необхідні дії. Особливо необхідно відмітити, що наявність води в найвищій зоні висотної будівлі практично усуває прикрі ситуації, коли через нестачу або навіть відсутність води в самий важливий період боротьби з пожежею (а саме початок пожежі) робить всі намаганні цієї боротьби марними. Те ж саме необхідно сказати про електрозабезпечення висотної будівлі. Традиційно відключення цього забезпечення через пожежу досить не проста задача, враховуючи, що пожежа відбувається в якійсь локальній зоні будівлі, а відключення висотки загалом викликає масу не просто незручностей, а неприпустимостей в багатьох випадках. Тому в нашому варіанті, коли електроенергосистема висотки абсолютно локальна, і коли можна в незрівнянно короткий термін (в порівнянні з традиційними технологіями боротьби з пожежами) виявити епіцентр пожежі, тоді здійснюється електровідключення мінімальної частини електрозабезпечення висотки з наданням можливості для боротьби з пожежею всіма необхідними засобами і способами, включаючи застосування води. Отже, якщо підсумувати все викладене, можна стверджувати, що крім практично абсолютно надійного захисту мешканців висотної будівлі від загибелі, запропоноване рішення забезпечує локалізацію і гасіння пожежі з мінімальними матеріально-фінансовими втратами. До цього необхідно додати декілька важливих міркувань. Представлена концепція принципово нової організації пожежної безпеки, не виключаючи крім вище викладеного, що вся протипожежна структура в висотках запропонованого типу може мати певну розгалуженість в просторі цієї споруди. Тобто, означена ідея переважного розташування протипожежних засобів і пристроїв в верхній частині будівлі доповнюється системою протипожежних постів чи ділянок, так розповсюджених в висотці, щоб фактор виявлення пожежі і боротьба з нею розпочинались з мінімальними втратами часу, що в кінцевому підсумку доводить протипожежну безпеку в висотних будинках до ідеалу, абсолютно недосяжному в традиційній сфері протипожежної охорони. Будь-яка будівля, тим більше висотна, повинна проектуватись і будуватись з розрахунком того, що затрати на її будівництво і експлуатаційні витрати при її життєдіяльності повинні бути необхідними і достатніми, але з устремлінням до розумного мінімуму - звичайно з належним запасом надійності. Що стосується першої частини цього ствердження, то саме створення перехідних містків між окремими баштами нашої вітроенергетичної системи є важливим фактором його забезпечення. Тобто, така система містків між окремими баштами висотки надає найліпші умови для створення такої будівлі у вигляді просторової конструктивної системи, якій можна надати максимально надійну міцність та жорсткість. І що особливо позитивно, абсолютно переважна більшість цих елементів міцності та жорсткості, при будь-якому варіанті пожежі в будівлі, буде перебувати поза зоною великих температур, які виникають при пожежі. Тому зрозуміло, що від такої якості загальної просторової конструкції висотки її життєстійкість буде суттєво підвищуватись. Що стосується експлуатаційних якостей запропонованого рішення висотної будівлі, то крім зазначених переваг протипожежної охорони потрібно сказати ось про що. Зрозуміло, що будь-яка будівля перш за все повинна мати всі необхідні і достатні можливості забезпечення її водою, теплом та електроенергією. При традиційному підході всі ці головні компоненти забезпечення життєдіяльності вирішуються переважно створенням потужних зовнішніх систем, які доставляють їх в висотку. В нашому рішенні така задача не тільки значно спрощується, але й взагалі в певній мірі може бути усунута. Тобто, електроенергія виробляється безпосередньо на місці її використання. А це означає, що і теплозабезпечення відбувається без створення зовнішніх енергосистем та відповідних комунікацій. Залишається зовнішнім водозабезпечення. Але і тут виникає суттєва перевага. В тому смислі, що саме в нашому випадку, через автономність електрозабезпечення, безпосередньо в межах об'єму простору висотки можна створювати достатньої ємності резервуари для води, які можна розташовувати як в нижній частині будівлі, так і зверху, хоч не виключаються обидва варіанти в одній висотці. В результаті отримуємо найбільш ефективну систему водопостачання з точки зору незалежності її від всіх зовнішніх факторів і мінімальних витрат електроенергії при її експлуатації. Це, в свою чергу, забезпечує аналогічний позитив створення і експлуатації системи теплозабезпечення будинку в зимовий період та найефективнішої можливості його кондиціювання влітку. Особливої уваги заслуговує позитив, який полягає в найбільш оперативній можливості переміщення людей в межах експлуатаційного простору всього комплексу будівель нашої вітроенергетичної башти. Це стосується як житлових висотних об'єктів, так і ще більше адміністративних та всіх інших варіантів їх призначення, та особливо при комплексному їх призначенні, коли люди мають можливість максимальної доступності до всіх об'єктів при мінімальній потребі переміщення і відповідно витрат часу для цього. 5 UA 70593 U 5 10 15 20 25 30 Узагальнюючи та підсумовуючи все вище сказане, стверджуємо наступне. Запропоноване рішення не має аналога з точки зору позитиву, що забезпечується всім комплексом його переваг. На цій основі плануємо в подальшому окремо видати розгорнуте аналітичне дослідження, яке має стати стратегічним дороговказом реконструкції всієї економіки і всієї соціальної системи в глобальному вимірі. Але нині необхідно наголосити деякі вже затронуті аспекти, які дозволяють, не чекаючи розробки всіх грандіозних програм та планів, приступати негайно до найсуттєвішого поліпшення життєдіяльності на будь-якому рівні її функціонування. Перш за все йдеться про водневу енергетику, яка вважається одним з найважливіших засобів рятування екології в усіх сенсах цього поняття. Так от, науковоінженерна основа цієї економіки вже напрацьована, і саме наше рішення усуває всі головні перешкоди масової реалізації цих напрацювань. В цьому відношенні необхідно відмітити надзвичайно ефективне використання запропонованого рішення в комплексі з патентом України [№45200 Спосіб Сироти функціонування газотранспортної системи]. Умови для створення такого комплексу не тільки існують, але їх можна назвати масово розповсюдженими. Особливу привабливість в цьому відношенні має Україна, у якої є найпотужніша в Європі газотранспортна система, та унікальні за своїми параметрами підземні газосховища. Так що абсолютно реально в Україні приступити до створення такого технологічного комплексу, який потрібно побудувати в максимально стислий термін, що на енергоринку перетворить цю державу в одного з найпотужніших виробників найефективнішого енергоносія - суміші водню та природного газу. Що стосується машинобудівної та промислової виробничої бази для створення такого технологічного комплексу, то в Україні вона не тільки існує, але й є однією з найпотужніших на Європейському і не тільки на Європейському континенті. Йдеться про металургію та машинобудування, які повинні забезпечити належну кількість матеріалів і обладнання для створення цього комплексу, та подальшу його ефективну і надійну експлуатацію. Необхідно також доповнити міркування щодо вище згаданого переосмислення політики містобудування та урбанізації, яке повинно суттєво посилитись на основі запропонованого рішення. В США вважається безперечним - ціна встановленої потужності будь-якої електростанції не повинна перевищувати 2000 Євро за один КВт електроенергії. Дещо детальніше це питання викладено в таблиці, яку надає інститут відновлювальної енергії НАН України (див. Национальные проекты - шаг к энергетической независимости Украины [12:33 11 октября 2010 года] [Зеркало недели. №37. 9-15 октября 2010]). Таблиця Середні питомі інвестиції у різні види генерації Технологія генерації Вітроенергетика ТЕС на вугіллі з очищенням викидів ТЕС на газу (комбінований цикл з очищенням СО2) АЕС 35 40 45 50 Середні питомі інвестиції, дол./кВт 1208 1290 2134 4100 Представлений на кресленні варіант ВЕУ має встановлену вартість одного кіловата електроенергії, яка не перевищує 1000-1200 Євро. Представлена таблиця інституту відновлювальної енергетики начебто наводить аналогічний результат для вітроенергетики, що посилює наші позиції. Але ж традиційна вітроенергетика тільки цим і обмежується, зберігаючи вище означені негативи. А наші позитиви, це тільки свого роду відправний пункт до поставленої мети. Тому, що висотність споруд даного типу повинна підвищуватись, щоб видобуток електроенергії і всі інші пов'язані з нею переваги ставали значно вагомішими. Щоб не повторювати цю тезу, починаючи з опису прототипу, наводимо потенціал енергії вітру в залежності від висоти ВЕУ. Представлені нижче результати цілком придатні для переважної більшості території України, не кажучи вже про регіони, які і без того мають підвищений потенціал вітрової енергії. Проведені дослідження [Шурхал В.В. Ветроэнергетическая установка с вертикальным профилем выбора энергии ветров из атмосферы // Вестник. - 2003. - №3] показують, що вірогідна тривалість та швидкість вітру різко зростає з висотою від поверхні землі. Так, на висоті 12 м впродовж року в середній полосі Росії швидкість вітру коливається від 2 до 18 м/с з вірогідною тривалістю від 1,3 до 2,6 %; на висоті 50 м відповідно від 4 до 6 м/с, від 43 до 77 %; 6 UA 70593 U 5 10 15 20 25 30 на висоті 100 м відповідно від 9 до 11 м/с, від 44 до 85 %; на висоті 200 м відповідно від 12 до 24 м/с, від 81 до 98 %; на висоті 300 м відповідно віл 14 до 30 м/с, від 81 до 98 %; на висоті 500 м відповідно від 18 до 36 м/с, от 82 до 98 %. Таким чином, починаючи з висоти 100 м вироблювані сьогодні в Росії вітроенергетичні установки потужністю від 0,1 до 1000 кВт можуть працювати круглий рік з забезпеченістю від 44 до 85 %. Отже, якщо виходити з того, що наведена характеристика потенціалу вітру по висоті, яка цілком правомірна і для України, і аналізувати висоти більше двохсот метрів (це не фантастика - бо вже давно в висотному будівництві споруджуються об'єкти висотою в багато разів більше), то абсолютно ясно, що вище наведений безпрецедентний позитив нашого рішення ВЕУ являється лише дрібницею від того, до чого сьогодні потрібно прагнути, щоб вирішити питання енергетики найбільш ефективно і розумно. В нашому ж підході, збільшення висоти ВЕУ на кожні 100 метрів збільшує фактично вдвічі ефективність ВЕУ попереднього рівня висоти. Щоб відчути значення цього фактору, достатньо сказати, що показаний на кресленні варіант висотної будівлі, в разі створення його висотою не 200, а 300 метрів, має потужність ВЕУ не 20 МВт, а 40 МВт. А відповідно, збільшуючи висоту до 400 метрів, отримуємо потужність ВЕУ 80 МВт. При цьому необхідно особливо наголосити, що збільшення висоти ВЕУ забезпечує практично безперервну дію вітру, яка доходить до 98 %. І це ж лише висоти тільки незначної в своєму потенціалі енергії вітру. Якщо зважати на вже досягнутий рівень висотного будівництва 1000 метрів і цілком обґрунтовані наміри іти вище, нема потреби додатково доводити надзвичайну ефективність енергетичного потенціалу запропонованого рішення ВЕУ. Так що, енергія вітру, океан котрої невпинно перебуває безпосередньо над нами, це є конвертований постійний термояд Сонця, який воно надсилає і буде надсилати нам ще мільярди років. Наостанок не можна не сказати, що запропоноване рішення не тільки не обмежує, але й створює найпривабливіші умови для використання висотної будівлі ВЕУ в комплексі з пристроями сонячної енергетики, яка разом з вітроенергетикою набуває все більшої ефективності та застосування. Так от, в нашому рішенні ця комплексність енергії вітру та сонця має максимальний потенціал, враховуючи, що для сонячних батарей придатна гігантська поверхня не тільки кільцевої платформи 9, але й (що незрівнянно більше) поверхня стін зовнішніх опор-башт ВЕУ. До цього необхідно додати, що запропонований підхід в висотному будівництві створює практично необмежену основу для застосування його в будь-якій сфері функціонального призначення таких будівель. 35 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 40 1. Башта вітроенергетична, що містить власну опорну конструкцію та розміщену і закріплену в верхній її частині кільцеву платформу, до зовнішнього контуру котрої періодично прикріплені вітровловлювачі, при цьому сама платформа має можливість обертання навколо вертикальної осі башти, яка відрізняється тим, що, крім власної опорної конструкції, навколо неї виконані декілька вертикальних башт, які є додатковими опорами кільцевої платформи. 2. Башта за п. 1, яка відрізняється тим, що періодично по висоті вітроенергетичної башти між всіма її суміжними опорними баштами виконані перехідні містки. 7 UA 70593 U 8 UA 70593 U 9 UA 70593 U 10 UA 70593 U 11 UA 70593 U Комп’ютерна верстка А. Рябко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 12