Пристрій підвищення ефективності використання енергії вітру

Пристрій підвищення ефективності використання енергії вітру, виконаний у вигляді вітроенергетичної установки, яка складається із вентиляційної поступово звужуваної труби у вигляді зрізаного конуса, всередині якої розташовані декілька вітродвигунів з поступово зменшуваними розмірами вентиляторів, які кінематично з'єднані з відповідними електрогенераторами, який відрізняє ться тим, що в пристрій введено N-1 3 3391 4 ля управління поворотом, перший вихід якого управління і подає їх на N приводів 7, 8, 9 поворопідключений до входів N приводів повороту вентиту з метою повернути усі N вентиляційних труб 1, ляційних труб, а другий вихід модуля управління 2, 3 назустріч вітру з найбільшою потужністю при поворотом з’єднаний з N+1 входом перетворювача цьому на виході перетворювача 11 електрична частоти змінної напруги. енергія буде також найбільшої потужності. На фіг. 1 зображена загальна структурна схеПотужність вітру має випадковий характер і ма пристрою підвищення ефективності викориймовірність появи вітру різної потужності визнастання енергії вітру, на фіг. 2 приведена діаграма чається законом Пуасона [3]. При цьому моменти зміни потужності вітру протягом часу t та гра фіки появи вітру різної потужності та тривалість такого тривалості безперервної роботи малопотужної 1 вітру визначається експоненціальним розта великопотужної 2 вітроенергетичних установок, поділенням ймовірностей [3]. Відповідно діаграмі на фіг. З приведені графічні залежності ко(фіг. 2) інтенсивності m1, m2, появи та зникнення ефіцієнта k(t) збільшення тривалості безперервної слабкого вітру будуть значно меншими в роботи малопотужної вітроенергетичної установки порівнянні з інтенсивностями m3, m4 появи та відносно безперервної роботи вітроенергетичної зникнення вітру великої потужності, оскільки триустановки великої потужності, на фіг. 4 показані валість слабкого вітру буде більш стабільною в графічні залежності коефіцієнта ke(N) ефективпорівнянні з вітром великої потужності. ності застосування N малопотужних Ймовірність Рпоя появи слабкого вітру може вітроенергетичних установок в порівнянні з однією бути визначена за формулою [3] вітроенергетичною установкою великої потужності. (1) Pnc = 1- em1- t Як показано на фіг.1, пристрій підвищення Ймовірність Pзс зникнення слабкого вітру ефективності використання енергії вітру містить N конусовидних вентиляційних труб 1, 2, 3 відносно можна визначить за формулою: малих розмірів, в середині яких розташовані (2) Pзс = e -m2 t вітродвигуни, кінематичні виходи яких підключені до відповідних входів N електрогенераторів 4, 5, 6, Ймовірність Pіс існування слабкого вітру виN вентиляційних тр уб 1, 2, З відповідно значається як добуток ймовірностей Pпс та Pзс і кінематичне підключені до N приводів повороту 7, тому визначається формулою: 8, 9 труб в горизонтальній площині, пропонуємий (3) відповідно корисної моделі пристрій містить також Pіс = 1- e-m1t e-m2t модуль 10 управління поворотом, перетворювач Аналогічно можна визначити і ймовірність Pів 11 частоти змінної напруги та модуль 12 існування великого вітру відповідно формулі: підключення до електричної мережі, причому електричні виходи від N електричних генераторів (4) Pів = 1 - e- m3 t e-m4 t 4, 5, 6 відповідно підключені до N входів перетвоВідношення ймовірностей Pіс та Pів , які вирювача 11 частоти змінної напруги, перший вихід значаються за формулами (3), (4) буде визначати якого зєднаний зі входом модуля 12 підключення коефіцієнт k(t) збільшення тривалості слабкого до електричної мережі, другий вихід перетворювавітру, який визначається по формулі: ча 11 частоти змінної напруги підключений до входу модуля 10 управління поворотом, перший вихід 1 - e - m1t e -m2t (5) K( t) = якого з’єднаний зі входами N приводів повороту, а 1 - e - m3 t e -m4 t другий вихід модуля 10 управління поворотом На графіках (фіг. 3) приведені залежності копідключений до N+1-го входу перетворювача частоти змінної напруги. ефіцієнта k( t ) відповідної тривалості слабкого Пристрій підвищення ефективності викоривітру для різних значень інтенсивності ml, m2, m3 стання енергії вітру відповідно винаходу працює та m4, які приведені в таблиці 1. Аналіз графіків таким чином: N конусовидних малогабаритних (фіг. 3 ) показує, у скільки разів слабкий вітер буде труб 1, 2, 3 завжди направлені більшими своїми існувати більше, ніж вітер високої потужності. Таотворами назустріч вітру з найбільшою поким чином, коефіцієнт k(t) показує, що тужністю, що забезпечується N приводами 7, 8, 9 вітроенергетичні установки малої потужності буповороту труб в горизонтальній площині під вплидуть забезпечувати електричною енергією споживом сигналів управління, які поступають із модуля вача з тривалістю, яка перевищує в K(t ) разів 10 управління поворотом. тривалість подачі електроенергії за допомогою Електрична енергія від N електрогенераторів вітроенергетичних установок великої потужності. 4, 5, 6 поступає через N входів на перетворювач Це буде означати, що N малопотужних 11 частоти змінної напруги, в якому проводиться вітроенергетичних установок будуть давати елекскладання електричної енергії від N електрогенетроенергії в K(t ) разів більше, ніж одна потужна раторів 4, 5, 6 та перетворення в енергію змінного вітроелектрична установка, якщо виконується струму частоти, відповідної до частоти електричумова: ної мережі. Отримана таким чином загальна елекNEмn = Eв n (6) трична енергія подається в електричну мережу де ЕМП, ЕВП відповідно електроенергії, які через модуль 12 підключення, якщо виконуються створюються малопотужною та великопотужною умови підключення по напрузі та частоті. Модуль 10 управління відстежує максимальне значення вітроенергетичною установкою сумарної електричної енергії на виході перетворювача 11 частоти та виробляє відповідні сигнали ( ) ( ) ( ( ) ) 5 3391 6 Таблиця 1 Коефіціент тривалості K (t ) K1( t) Позначен ня графіків K 2 (t ) m1 m2 m3 m4 ……….. 0.01 0.005 0.006 0.003 3 3 0.3 0.3 --------- 0.01 0м006 і nі _________ Коефіцієнт K e (N) ефективності використання N малопотужних вітроенергетичних установок замість однієї установки великої потужності можна визначити відповідно формулі: K (t )NEмn K e (N ) = Eв п(0 .1 + N2 Ce ) де Ce - відношення коштовністі використання малопотужної та великопотужної установок. На діаграмі (фіг. 4) показані графіки залежності коефіцієнта K e (N) ефективності використання N малопотужніх установок замість однієї установки великої потужності від числа N малопотужних установок при заданих значеннях Eв п та k( t ) , приведених в таблиці 2: Таблиця 2 Коефіцієнт ефективності K e (N) Позначення графіків _________ Eв п 3 K (t ) 2 K e1(N) ……….. 3 4 Ke 2(N) --------- 0 7 Величини Се та Емп приведені у відносних одиницях вимірювання: Се = 0,003 та ЕМП = 1. Формула (7) виведена із умови, що коштовність виготовлення великопотужної установки в 10 разів перевищує коштовність виготовлення малопотужної установки. Відповідно формулі (7) загальна коштовність використання малопотужних установок буде збільшуватись при збільшенні їх числа N. Аналіз графіків (фіг. 4) підтверджує економічну доцільність використанню! оптимального числа N малопотужних вітроенергетичних установок замість однієї установки великої потужності. Пропонуємий пристрій підвищення ефективності використання енергії вітру відповідно винаходу вирішує одночасно дві проблеми: енергетичну та екологічну і може знайти широке застосування в житті людства, якщо розташувати велику кількість малопотужних вітроенергетичних установок на дахах високих будинків, число яких в сучасних містах постійно збільшується. Джерела інформації: 1. Патент України 5404, F03 D9/02 2. Патент 599 964А, F03 D9/02 Бюл.№9 15.09.2003 3. Г. Г.Абезга уз, А. П. Тронь, Ю. Н.Копенкин, И. А. Коровина Справочник по вероятностным измерениям. Москва 1970г., 530с. 7 3391 8 9 Комп’ютерна в ерстка М. Клюкін 3391 Підписне 10 Тираж 37 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601