Сонячно-вітрова енергетична установка

Сонячно-вітрова енергетична установка, що містить вхідний пристрій у вигляді каналів, поверхню нагріву, вихідний канал та вітротурбіну, яка відрізняється тим, що вхідний пристрій виконаний у вигляді регульованих концентраторів енергії та направляючого апарату з системою керування, вітротурбіна має радіально-осьову конструкцію, а вихідний канал додатково містить вихровий пристрій, при цьому регульовані концентратори та лопатки направляючого апарату встановлюються в задане положення системою керування ВІДПОВІДНО до умов навантаження, сонячного випромінювання, швидкості та напрямку вітрового потоку, і вихровий пристрій займає робоче положення під дією вітрового потоку Винахід відноситься до галузі енергетичного машинобудування і стосується установок для отримання корисної енерги від протікаючого середовища, переважно повітряного та сонячного випромінювання або теплових викидів і може бути використаний в енергетичних установках різної потужності і призначення Відоме вітроколесо з дефлекторним пристроєм (див Ветроэнергетика, ред Д де Рензо, М "Энергоатомиздат" 1982г, с 27, рис 1 3-д), 13) який складається з вхідного пристрою в якому потік, за рахунок звуження та вигину каналу, прискорюється і міняє напрямок на вертикальний вниз, вітроколеса закріпленого на вертикальній частині вхідного пристрою, вихідного пристрою та системи орієнтування вхідного пристрою на потік Використання відомого пристрою обмежене ізза складності орієнтування вхідного пристрою на потік та значного перекидаючого моменту, що діє на конструкцію Відома сонячна електростанція з повітряною турбіною (див Є В Обухов, Використання відновлювальнихджерел енергії -Одеса "ТЭС", 1999р, с 197-198, рис 9 5) яка складається з колектора, що містить шар пофарбований у чорний колір та розміщений з повітряним зазором прозорий матеріал, вихідну трубу в якій встановлена повітряна турбіна з'єднана з електрогенератором Використання відомого пристрою обмежене ізза можливості роботи тільки при наявності ВІДПО ВІДНОГО сонячного випромінювання, яке відсутнє вночі та похмурі дні Найбільш близькою по технічній суті та сукупності ознак являється сонячно-вітрова енергетична установка (див Ветроэнергетика, ред Д де Рензо М "Энергоатомиздат" 1982г, с 27, рис 1 3-д), 14) яка складається з вхідного пристрою в якому потік, за рахунок вигину каналу, змінює напрямок руху на вертикальний вгору, труби в якій відбувається нагрів протікаючого повітря за рахунок сонячного випромінювання, на виході якої встановлена повітряна турбіна Недоліком такої установки є обмеженість потужності при використані енергії вітру та сонячного випромінювання ЛІНІЙНИМИ розмірами труби в якій розташований вхідний пристрій та поверхня нагріву Крім того розташування повітряної турбіни на виході труби створює певні труднощі при встановлені, передачі енергії споживачу та експлуатаційному обслуговувані В основу винаходу поставлена задача створення сонячно-вітрової енергетичної установки в якій за рахунок виконання вхідного пристрою у вигляді регульованих концентраторів вітрового потоку та направляючого апарату з системою керування, застосування радіально-осьової вітротурбіни та вихрового пристрою появилась можливість регулювання потужності вітротурбіни, зменшення її ЛІНІЙНИХ розмірів, збільшення крутячого моменту на валу та розташування вітротурбіни на 1700 нижньому рівні конструкції, зменшення перекидаючого моменту, що передається на конструкцію, встановлення вихідного пристрою на потік за рахунок самого потоку, що приводить до спрощення конструкції Поставлена задача вирішується тим, що в сонячно-вітровій енергетичній установці, що містить вхідний пристрій у вигляді каналів, поверхню нагріву, вихідний канал та вітротурбіну, згідно з винаходом вхідний пристрій виконаний у вигляді регульованих концентраторів та направляючого апарату з системою керування, вітротурбіна має радіально-осьову конструкцію, а вихідний канал додатково містить вихровий пристрій, при цьому регульовані концентратори та лопатки направляючого апарату встановлюються в задане положення системою керування ВІДПОВІДНО до умов навантаження, сонячного випромінювання, швидкості та напрямку вітрового потоку, і вихровий пристрій займає робоче положення під дією вітрового потоку Виконанням вхідного пристрою у вигляді регульованих концентраторів та направляючого апарату з системою керування досягається можливість регулювання обертів та крутного моменту вітротурбіни, використання радіально-осьової конструкції вітротурбіни дає змогу виготовляти лопатки без аеродинамічної крутки, що спрощує технологію їх виготовлення, застосування вихрового пристрою створює розрідження на виході вітротурбіни, що приводить до підвищення потужності вітротурбіни, встановлення вихрового пристрою в робоче положення під дією вітрового потоку спрощує конструкцію На фіг 1 зображена схема сонячно-вітрової енергетичної установки в вертикальній площині, на фіг 2 - вигляд схеми зверху Енергетична установка має (фіг 1, 2) вхідний пристрій 1 у вигляді звужених каналів 2 розділених боковими темними еластичними елементами З, ЗОВНІШНІМИ еластичними прозорими елементами 4 та темною жорсткою поверхнею 5 нагріву, направляючий апарат 6, вихідний канал 7, що складається із труби 8, вертикального вихрового пристрою 9 та горизонтального вихрового пристрою 10, вітротурбіну 11, систему 12 керування, що включає виконавчий пристрій 13, який задає положення аеродинамічному елементу 14 та лопаткам 15 направляючого апарату 6, пульт 16 управління системи 12 керування Працює енергетична установка наступним чином Вітровий потік з ВІДПОВІДНОГО напрямку при умові, що його швидкість не перевищує значень встановлених на пульті 16, взаємодіючи з аеродинамічним елементом 14 приводить ВІДПОВІДНИЙ канал 2 в робоче положення та встановлює лопат ки 15 направляючого апарату 6 у відповідне положення Потрапляючи у ВІДПОВІДНІ канали 2 вхідного пристрою 1 потік прискорюється та змінює напрямок руху в залежності від положення лопаток 15 направляючого апарату 6 У вихідному каналі 7 за рахунок вертикального та горизонтального вихрових пристроїв 9, 10 при взаємодп з вітровим потоком в трубі 8 створюється розрідження Підвищений тиск на вході вітротурбіни 11 та розрідження на її виході приводить до виникнення на лопатях вітротурбіни 11 аеродинамічної сили складова якої створює крупний момент на валу вітротурбіни 11 який приводить в дію відповідне навантаження При відсутності вітрового потоку і відповідному сонячному випромінюванні через прозорі елементи 4 каналів 2 проходить ВІДПОВІДНИЙ нагрів бокових елементів 3 та поверхні 5, що приводить до підвищення температури повітря яке заповнює канали 2 Підвищення температури приводить до його руху вгору по вихідному каналу 7 і приводу в дію вітротурбіни 11 При наявності відповідної швидкості потоку та сонячного випромінювання енергія, яку можна отримати на вітротурбіні 11, збільшується за рахунок додаткового збільшення швидкості потоку в каналах із-за його підігріву При швидкості вітрового потоку більшій за максимально допустиме значення система 12 керування через виконавчий пристрій 13 та аеродинамічний елемент 14 переводить канали 2 в положення мінімальної вхідної площі, що в свою чергу значно зменшує потужність на вітротурбіні 11, подальше обмеження якої може бути за рахунок ВІДПОВІДНОГО встановлення лопаток 15 направляючого апарату 6 Таким, чином за рахунок виконання вхідного пристрою у вигляді регульованих концентраторів та направляючого апарату з системою керування, в яких потік прискорюється та нагрівається і подається на вітротурбіну в заданому напрямку та застосування радіально-осьової вітротурбіни досягається можливість збільшити крутний момент на валу вітротурбіни, використання вертикального і горизонтального вихрових пристроїв дозволяє збільшити розрідження на виході вітротурбіни і як наслідок збільшити крутний момент на валу радіально-осьової вітротурбіни, встановлення горизонтального вихрового пристрою на потік за рахунок самого потоку приводить до спрощення конструкції, значно зменшується перекидаючий момент, що діє на конструкцію, підвищується ефективність та надійність при експлуатації, наявність системи регулювання дозволяє створювати ефективні вітроенергетичні установки різної потужності та призначення здатних працювати в зонах з різним вітровим потенціалом 1700 ФІГ.1 Фіг.2 Підписано до друку 03.04.2003 p. Тираж 39 прим. ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул. Артема, 77, м. Київ, 04050, Україна (044)236 - 47 - 24