Ветряной двигатель: Ветряной двигатель, 6 (шесть) букв

Содержание

Ветряной двигатель, 6 (шесть) букв

Примеры употребления слова ветряк в литературе.

Нехотя ворочали крыльями на взлысинах рудо-желтых бугров, располосованных оврагами, поросших дубом, и ореховым подлеском, и редкой красной сосной, немногие уцелевшие ветряки.

Вот садимся за стол с ним, над которым смиренные серые, русские пчелы толстожалые вьются, залетевшие через открытую распахнутую форточку, выпиваем ярого, жгучего самогона его крепчайшего, на каких-то дивных, сорока двух травах настоянного, закусываем пупырчатыми огурцами-опупками малосольными, черный аржаной хлебушек самопечный макаем в мед гречишный, горький и тягучий, в котором крылья да лапки пчелиные застыли, совсем как в янтаре, и неторопливо ведем беседу бесконечную, витиеватую, прихотливую, свитую как веревка власяная, о дедах-прадедах, о старине седой-косматой, о ветряках и извозе, о кузнях да крупорушках, о Сталине и Троцком, о коммуне и колхозе, и вдруг он заявляет, ни с того ни с сего вроде, что похож я, дескать, не в калединову породу и не в терентьеву, а шибаю по всем статьям на брата бабки моей по отцу, на Мишку-доцента Клевцова, что в Курске-городе учил студентов потрошить болящих человеков — вот откуда у тебя головка-то вострая!

Однако по мере развития индустриально-технической революции гидродвигатели, а тем более ветряки становились все более недостаточно мощными двигателями, чтобы обеспечить потребность людей в двигательных механизмах в различных отраслях производства.

Белыми пятнами белеют станицы, хутора, села в неоглядной густоте садов, и остро вознеслись над ними в горячее небо пирамидальные тополя, а на знойно трепещущих курганах растопырили крылья серые ветряки.

И там, где лога сходились, торчали на мысу крылья двух раскрытых ветряков, окруженных несколькими избами однодворцев, — Мысовых, как назвал их Оська, — и белела на выгоне вымазанная мелом школа.

Источник: библиотека Максима Мошкова

ветряной двигатель — патент РФ 2079703

Использование: в ветроэнергетике. Сущность изобретения: содержит поворотные лопасти, размещенные на стрелах ротора. На кронштейнах установлены ролики для взаимодействия с кулачком, выполненным из двух частей. Кулачок связан с флюгерным устройством. Профиль поверхности скольжения одной части кулачка выполнен в виде половины дуги окружности постоянного радиуса. Другая часть имеет поверхность скольжения, выполненную в виде кривых поверхностей переменного радиуса. 3 ил. Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3

Формула изобретения

Ветряной двигатель, содержащий установленные с возможностью вращения вокруг вертикальной оси поворотные лопасти, размещенные на стрелах ротора, связанных с кронштейнами, на которых установлены ролики для взаимодействия с направляющей поверхностью, отличающийся тем, что он снабжен конической шестерней, ротор выполнен трехлопастным с расположением стрел под 120
o
, на концах которых установлены валы с неподвижно закрепленными на них лопастями и конической шестерней, которая кинематически связана с роликами, при этом направляющая поверхность для роликов выполнена в виде кулачка, состоящего из двух частей, связанного с флюгерным устройством для установки его согласно направлению ветра, имеющего одну часть, профиль поверхности скольжения которой выполнен в виде половины дуги окружности постоянного радиуса, а другая часть имеет поверхность скольжения, выполненную в виде кривых поверхностей переменного радиуса.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к ветроэнергетике и касается ветряных двигателей. Известен ветряной двигатель с лопастями изменяемого шага, содержащий вал, вращающийся вокруг оси, и лопасти, соединенные с валом для вращения вместе с ним. Каждая лопасть может поворачиваться вокруг своей оси, параллельной оси вала. Лопасти имеют гибкую пластину, принимающую под действием давления ветра форму криволинейной поверхности. Регулирование ориентации лопастей вокруг их осей осуществляется кулачковым устройством, управляющим лопастями только в зависимости от положения соответствующей лопасти относительно вала при ее вращении вокруг оси вала. Кулачковое устройство воспринимает импульсы от лопастей в режиме их переустановки, что способствует заданию определенного положения кулачковому устройству для обеспечения определенного воздействия ветра на лопасти [1]
Однако в данном устройстве невозможно достичь такого условия, чтобы лопасти двигались с минимальным аэродинамическим сопротивлением. Кроме того, известен ветряной двигатель, содержащий установленные с возможностью вращения вокруг вертикальной оси поворотные лопасти, размещенные на стрелах ротора, связанных с кронштейнами, на которых установлены ролики для взаимодействия с направляющей поверхностью [2]
В известном устройстве ставилась задача повышения коэффициента использования энергии ветра путем оптимизации угла установки лопасти. Однако достичь минимального сопротивления встречного потока ветра не удалось. Технической задачей, поставленной в настоящем изобретении, является достижение минимального аэродинамического сопротивления. Это достигается тем, что ветряной двигатель, содержащий установленные с возможностью вращения вокруг вертикальной оси поворотные лопасти, размещенные на стрелах ротора, связанных с кронштейнами, на которых установлены ролики для взаимодействия с направляющей поверхностью, снабжен конической шестерней, ротор выполнен трехлопастным с расположением стрел под 120
o
, на концах которых установлены валы с неподвижно закрепленными на них лопастями и конической шестерней, которая кинематически связана с роликами, установленными на концах кронштейнов, при этом направляющая поверхность для роликов выполнена в виде кулачка, состоящего из двух частей, связанного с флюгером для установки его согласно направлению ветра, имеющего одну часть, профиль поверхности скольжения которой выполнен в виде половины дуги окружности постоянного радиуса, а другая половина имеет поверхность скольжения, выполненную в виде профилированной поверхности переменного радиуса, изменяющегося по закону изменения угла, образуемого между стрелой и плоскостью пары крыльев, при условии, что последняя должна иметь положение параллельное плоскости, разделяющей кулачок на две части. На фиг. 1 представлен общий вид предлагаемого ветродвигателя; на фиг. 2
то же, вид сверху; на фиг. 3 показано построение профиля кулачка. Ветряной двигатель содержит мачту 1, в верхней части которой установлен трехлопастной ротор 2, состоящий из стрел 3, расположенных друг относительно друга под углом 120o, на концах которых установлены валы 4 с неподвижно закрепленными на них поворотными лопастями 5 и 6 и конической шестерней 7. Сверху на стрелы 3 ротора 2 установлена флюгерная мачта 8 для размещения на ней флюгерного устройства, состоящего из флюгерной мачты 8, промежуточной опоры 9, в которой установлен подшипник 10 для вала 11, на котором закреплены в верхней части балка 12, а в нижней части вала кулачковое устройство 13. На противоположном конце балки 12 установлено крыло 14 флюгера. На стрелах 3 ротора 2 установлены вал 15 с размещенными на нем конической шестерней 16 и кронштейном 17, на концах последнего установлены вращающиеся ролики 18, вал 19, имеющий возможность вращаться в опорах 20. На концах вала 19 установлены конические шестерни 21 и 22. В мачте 2 описываемого ветряного двигателя имеются верхняя 23 и нижняя 24 опоры вала 25, концы которого жестко связаны с ротором 2 и зубчатым колесом 26 редуктора. Второе зубчатое колесо 27 редуктора напрессовывается на вал электрогенератора 28. Предлагаемый ветряной двигатель работает следующим образом. Под действием потока ветра, как показано на рисунке, флюгерное устройство устанавливается по ветру, устанавливая соответственно и кулачковое устройство 13. Последнее, имея кинематическую связь с роликами 18, кронштейном 17, валом 15, конические шестерни 16 и 21, далее через вал 19, конические шестерни 22 и 7, валы 4 с закрепленными на них парами лопастей 5 и 6 устанавливает лопасти 5 и 6 в положение, представленное на рисунке. Далее, как показано на фиг. 2, набегающий поток ветра начинает вращать лопасти 5 и 6, действуя на них, и верхняя пара лопастей 5 и 6 в данном положении будет испытывать силу давления ветра значительно выше, чем пары лопастей, которые в данный момент времени расположены таким образом, что их площадь сопротивления встречному потоку ветра минимальна, следовательно, и сила давления ветра будет минимальная. Когда поток ветра действует на пару лопастей 5 и 6, расположенных в верхней части (фиг. 2), то при значительной площади сопротивления движущемуся потоку воздуха (ветра) последнии создадут значительную силу сопротивления. Под воздействием этого сопротивления ротор 3 (фиг. 1) получает крутящий момент. По мере перемещения ротора 3 сопротивление лопастей 5 и 6, проходящих верхнюю половину дуги вращения (фиг. 2), изменяется от минимального, при входе в верхнюю зону дуги, до максимального значения, когда пара лопастей пройдет первую половину верхней дуги. И далее, по мере поворота, сила сопротивления ветру пары лопастей будет убывать, как и полезная площадь сопротивления этой пары. Но после поворота первой пары лопастей на 120
o
в зону попутного движения ветра вступает следующая пара лопастей, и до тех пор пока первая пара выйдет из зоны попутного ветра, вторая пара пройдет уже дугу в 60o и разовьет усилие до 70% от максимального. В нижней зоне, как показано на фиг. 2, пары лопастей всю половину окружности вращения перемещаются навстречу потоку ветра с минимальным сопротивлением ему. Обеспечивается это кулачковым устройством 13 и всей кинематической цепью, описанной выше. Профиль кулачкового устройства состоит наполовину из дуги окружности постоянного радиуса и второй половины дуги переменного радиуса, изменяющегося по закону изменения угла, образуемого между стрелой 3 и плоскостью пары лопастей 5 и 6, при условии, что последнии всю половину окружности должны двигаться во встречном потоке ветра и минимальным сопротивлением ему. Профиль кулачка строится следующим образом (фиг. 3). Как было указано выше, одна часть профиля поверхности скольжения кулачка выполнена в виде половины дуги окружности постоянного радиуса, а другая часть проектируется исходя из условия, что R постоянный радиус, являющийся расстоянием от оси вращения ротора до оси кронштейна 17, r радиус, являющийся расстоянием от оси вращения кронштейна до центра вращения роликов 18, угол разворота плоскости пары лопастей по отношению к стреле, который по мере вращения стрелы вместе с ротором изменяется от 0o до 180o в правой половине кулачка, а в левой половине он остается постоянным. Угол разворота v по мере перемещения стрелы с лопастями, определяется как угол, образуемый осью стрелы и плоскостью лопасти, при том условии, что последняя, перемещаясь в правой половине окружности вращения, должна занимать положение, параллельное плоскости, разделяющей кулачок на две части, что соответствует условию нахождения лопастей в положении минимального сопротивления встречного потока ветра. Построение правой части профиля направляющего кулачка осуществляется с соблюдением вышеописанных условий, а именно из центра вращения ротора и центра кулачка О проводим несколько радиальных линий, длиной превышающих r, на них отмечаем точки радиуса r, из этих точек при помощи циркуля проводим окружности радиуса r, далее от линии радиуса перпендикулярно линии отмеряем угол, как показано на фиг. 3, и через точку пересечения второго луча угла v и линии окружности и ее центра проводим диаметр 1,1″ и так далее. Точки 1,1″ и 2,2″ представляют собой мгновенное месторасположение центров роликов 18, кронштейна 17. Соединяя соответственно точки 1″ и т.д. и точки 1 и т.д. получим линии кулачка, по которым перемещаются центры вращения роликов 18. Линия, получившаяся при последовательном соединении точек 1, 2, 3 и т.д. без индексации, есть перемещение центра второго по ходу ролика 18 кронштейна 17, а линия, проходящая по точкам 1, 2, 3 и т.д. есть линия перемещения центра вращения первого по ходу ролика 18 кронштейна 17. Конструктивно описываемая часть направляющего кулачка представляет собой две части, и одна часть от другой отстоит на величину диаметра ролика.

Ученые придумали ветряной двигатель, который будет питать целые города

В будущем городские здания будут оснащать сами себя достаточным количеством энергии

На что будут похожи города будущего? Это будут леса из высоких небоскребов, оснащенных огромными мягко вращающимися панелями, которые собирают энергию ветра и преобразовывают ее в электричество? Если так, то профессор Фарзад Сафайи и его команда приложат к этому руку.

Команда ученых во главе с профессором Сафайи, директором Научно-исследовательского института информационных и коммуникационных систем Вашингтонского университета, изобрела новый вид ветряного двигателя с огромными возможностями. Исследователи разработали уникальный дизайн, который предполагает, что устройство может быть установлено на боковых или верхних поверхностях небоскребов и больших жилых домов. Предполагается, что двигатель будет более тихим, более дешевым в обслуживании и более безопасным, чем ветряные двигатели, которые используются сегодня: у него не будет больших вращательных лопастей, которые могут быть опасными для людей или птиц.

PowerWINDows – так называется новое устройство – кульминация четырех лет работы команды ученых Сафайи. Вашингтонский университет только что подписал начальное двухлетнее соглашение с одной из ведущих машиностроительных компаний Австралии, Birdon, на совместное строительство коммерческого жизнеспособного прототипа двигателя. Команда рассчитывает использовать этот образец для того, чтобы иметь возможность проводить более обширные тестирования и оценку, а также внести необходимые изменения перед тем, как предпринимать шаги к массовому производству.

Профессор Сафайи говорит, что начал эту линию исследования, чтобы преодолеть некоторые ключевые недостатки текущей технологии ветряного двигателя, в частности, организовать модульное производство, более легкую транспортировку и установку и уменьшить шумность ветряного генератора. Кроме того, существующие ветряные двигатели занимают большую площадь. Сафайи своим изобретением надеется решить и эту проблему, так как его двигатели будут просто частью здания.

«Я хотел создать ветряной двигатель, который бы лучше вписывался в существующую городскую среду», – говорит он, добавляя, что изобретение «похоже на окно с огромными редкими жалюзи: лопасти должны двигаться непрерывно вертикально вверх и вниз».


PowerWINDows могут использоваться и на ветряных фермах, и в городах. Фото с сайта uow.edu.au

Сафайи говорит, что изобретение может быть легко интегрировано в существующую среду благодаря мобильной форме. Предполагается, что новый двигатель будет ставиться в окна любых современных высотных зданий; его можно будет подгонять по размеру и окрашивать в любой цвет. Директор исследования инноваций и коммерциализаций в Вашингтонском университете Элизабет Истленд говорит, что необходимо переключаться на технологии возобновляемой энергии, которые помогут сократить выбросы парниковых газов и уменьшить воздействие на истощающиеся ресурсы ископаемого топлива. Она считает, что нужно разрабатывать инновационные, но осуществимые решения.

«У PowerWINDows есть потенциал, чтобы помочь нам получить энергию ветра намного более эффективным способом, – говорит она. – Мы рады иметь дело с Birdon, которая работает с нами, чтобы продвигать технологию Фарзада Сафайи и его команды».

Генеральный директор группы Birdon Йен Рамсей говорит, что надеется работать с Вашингтонским университетом над этим национально важным проектом.

«Мы видим, что это – возможность применить нашу техническую компетентность в области природосберегающей возобновляемой энергии. Мы рады способствовать сокращению выбросов парниковых газов, помогая поставлять сильное и жизнеспособное коммерческое решение на рынок для сектора возобновляемой энергии», – говорит Рамсей.

Концепция и дизайн PowerWINDows впечатляют специалистов по природосберегающим технологиям, однако необходимо узнать, насколько они эффективны, а это возможно только при тестировании рабочего прототипа. Как только опытный образец подтвердит свою состоятельность, можно будет говорить о скором выходе PowerWINDows в коммерческое производство. 

Ветряные двигатели

ВЕТРЯНЫЕ ДВИГАТЕЛИ, двигатели, приводимые в движение силой ветра, давящего на крылья. Воздух, подходя к ветряному двигателю и проходя через площадь, ометаемую его крыльями, создает перед ним увеличенное давление, уменьшает свою скорость и частично растекается вокруг ветряного двигателя (см. Аэродинамика). Схему течения воздуха около ветряного двигателя можно представить в виде фиг. 1.

Линии АБВ и А1Б1В1 представляют собой границы частиц воздуха, прошедших и не прошедших сквозь площадь, ометаемую крыльями ветряного двигателя; при этом за двигателем объем ВББ1В1 обработанного воздуха мы рассматриваем изолированным от воздуха с более спокойным течением. Обозначим скорость воздуха далеко перед двигателем в сечении АА1 через W, скорость в плоскости вращения ББ1 через W—w, скорость отработанного воздуха далеко за двигателем в ВВ1 через W—w1 и площадь, ометаемую крыльями двигателя, в сечении ББ1 через F. По теореме о количестве движения (полагая в ней элемент времени t = 1 сек.) имеем силу лобового давления двигателя

где m — масса прошедшего в 1 сек. через площадь F воздуха; мощность двигателя

Та же мощность выражается как разность живых сил потока в сечениях АА1 и ББ1. В сечении ВВ1 давление равно атмосферному и линии тока воздуха параллельны средней оси потока. Имеем:

Сравнение выражений (2) и (3) дает нам:

Для средней скорости потока в сечениях АА1 и ВВ1 имеем:

т. е. скорость воздуха в плоскости вращения ветряного двигателя является средней арифметической из скоростей воздуха далеко перед двигателем и далеко за ним. Масса воздуха, проходящего в 1 секунду через сечение F плоскости вращения ветряного двигателя:

где ϱ — плотность воздуха (в наших условиях при температуре 15°, при 45 северной широты, на уровне моря ϱ = 1/8 кг·сек2/м.

Т. о. работа, отданная потоком воздуха ветряного двигателя, согласно (2), равна

Энергия ветра измеряется его живой силой

Деля работу ветряного двигателя на энергию ветра и заменяя w1 через 2w, получим коэффициент использования энергии ветра, или КПД его,

Для получения максимума ξ определяем производную dξ/dw и приравниваем ее нулю:

откуда

Отсюда видно, что более 16/27 энергии ветра, проходящей через ометаемую крыльями ветряного двигателя площадь, получить нельзя. Это относится ко всякого рода ветряным двигателям — крыльчатым и карусельным.

Работы Центрального аэрогидродинамического института (ЦАГИ) в 1920 г. показали, что получаемый из опыта КПД ξ зависит от метода испытания ветряных двигателей. Ветер в периоды усиления расходует свою энергию не только на полезную работу, отдаваемую двигателю, но и на образование в крыльях запаса живой силы, как в маховике; в период ослабления ветра накопленная в двигателе энергия отдается рабочим машинам в дополнение к энергии, получаемой двигателем от ветра. В первом случае мощность, показываемая измерительными приборами, имеет слишком низкие КПД, во втором — слишком высокие, в виду чего необходимо делать не мгновенные отсчеты, а непрерывные записи всех элементов работы двигателя в течение нескольких минут и брать из этого материала средние величины.

Все ветряные двигатели можно разбить на два главных класса: 1) крыльчатые, у которых ось двигателя направлена по потоку (наши обычные ветряные мельницы или «американский» двигатель многолопастного типа), и 2) двигатели карусельного типа, у которых ось поставлена перпендикулярно к потоку. На фиг. 2 представлена характеристика ветряного двигателя многолопастного типа «Аэромотор», с диаметром лопастей D = 2,5 м и при скорости W = 4 м/сек.

Размеры ветряных двигателей карусельного типа в несколько раз больше размеров крыльчатых двигателей той же мощности; в то же время двигатели карусельного типа обладают низким коэффициентом использования энергии ветра, тихоходностью и громоздкостью. Почти вся площадь, подставляемая действию ветра, у них закрыта материалом, что делает их неспособными выдерживать бури. До сих пор над карусельного типа двигателями производились только эксперименты, будущее же их сомнительно. На фиг. 3 показаны особенности ветряных двигателей крыльчатого типа, разной быстроходности.

По оси абсцисс отложена величина

где W — скорость ветра, a wR — окружная скорость на внешнем конце радиуса колеса ветряного двигателя. Величина z, число модулей, характеризует меру быстроходности двигателей. На этой фиг. пунктирная прямая изображает максимальный теоретически возможный коэффициент использования энергии ветра, равный 0,593; кривая I дает этот коэффициент для крыла хорошего в аэродинамическом отношении профиля; кривая II дает отношение мощностей ветряных двигателей с разными модулями; кривые III, IV, Vдают отношения размеров диаметров, суммарных площадей и веса крыльев ветряных двигателей с разными модулями. На фиг. 3 схематически изображены крылья ветряных двигателей, соответствующие разным значениям W. Эти кривые показывают выгодность замены колеса ветряных двигателей более быстроходными. В самом деле, при такой замене для сохранения прочности головки двигателя необходимо сохранить тот же крутящий момент, а это значит, что диаметр крыльев увеличился, но т. к. число крыльев уменьшится, то вес колеса и давление на него ветра уменьшатся. А между тем с увеличением быстроходности мощность быстро растет, ξ же меняется мало, если крыло имеет хороший профиль. Единственно, что изменяется в условиях работы головки двигателя, это — скорость вращения колеса его, увеличивающаяся пропорционально увеличению мощности, но эта скорость не увеличивается более чем в 2—3 раза и, в виду малой абсолютной скорости вращения существующих многолопастных ветряных двигателя, не отразится существенно на прочности головки.

Для трогания с места ветряного двигателя с установкой, работающей при постоянном крутящем моменте (поршневой насос, чигирь, нория), необходим достаточно большой начальный крутящий момент; а между тем с увеличением быстроходности ветряного двигателя уменьшается отношение начального крутящего момента к рабочему при максимальном ξ, причем даже у сравнительно тихоходного многолопастного двигателя с W= 0,8 это отношение меньше 1, как показывает табл. 1.

Т. к. у ветряного двигателя с поворотными лопастями отношение начального крутящего момента к рабочему, даже при z = 5, мало отличается от единицы, то для увеличения начального крутящего момента необходимо в быстроходных ветряных двигателях делать лопасти поворотными около своего радиуса.

На основе этих теоретических соображений сконструированы ветряные двигатели типа ЦАГИ. Применение использования самого потока воздуха для поворота крыльев двигателя (идея Г. X. Сабинина) позволило создать тип саморегулирующегося двигателя, скорость вращения которого при разных скоростях ветра и нагрузках сохраняется постоянной в пределах до ±3,0% от средней величины. Постоянство скорости вращения и свободное вращение крыльев двигателя вокруг своих махов имеют следствием нечувствительность (практически) двигателя к бурям. Серийное производство двигателей ЦАГИ поставлено в Костроме на заводе «Рабочий металлист».

Для ветряных двигателей малых мощностей более дешевыми являются двигатели многолопастного типа, так как вес конструкции не оказывает в этом случае столь большого влияния на стоимость, как при двигателях более крупных мощностей. Общий вид ветряных двигателей многолопастного типа, приводящего в движение поршневой насос, представлен на фиг. 4 и 5.

Колесо двигателя 1 состоит из многих (в общем от 12 до 64) лопастей, изготовленных из листовой стали и изогнутых по дуге круга. Вогнутая часть лопастей обращена к ветру, и угол между хордой лопасти и плоскостью вращения колеса имеет обычно постоянную величину равную З0°.

Постановкой лопастей по винтовой линии можно увеличить ξ до 20 %. Главный вал колеса 3 лежит или горизонтально, или наклонно к горизонту до 12°, причем передний конец приподнят. При наклонном положении вала мощность двигателя уменьшается пропорционально кубу косинуса угла между осью вала и горизонтом; делается же это обычно для того, чтобы лопасти нижнего края колеса не цеплялись за башню. Вращение главного вала двигателя через кривошипный механизм передается в виде качательного движения к насосу. Главный вал двигателя помещен эксцентрично по отношению к оси вращения двигателя вокруг башни. Ферма хвоста 4 прикреплена к головке двигателя на шарнире и со стороны, противоположной валу, соединена с головкой пружинами 5, фиксирующими определенное положение хвоста 2 по отношению к головке. Во время сильного ветра давление его на колесо преодолевает натяжение пружины, и колесо выводится из-под ветра, чем и предохраняется от разноса (фиг. 6 — обозначения те же, что на фиг. 4 и 5).

Хвост имеет следующие нормальные размеры: расстояние от центра башни до центра плоскости хвоста 0,75 D, и площадь плоскости хвоста равна 0,125·D2 (здесь D- диаметр колеса двигателя).

Теоретически мыслимы ветряные двигатели, у которых крылья заменены вращающимися цилиндрами, но вследствие большой окружной скорости для двигателей малого диаметра эта замена совершенно нецелесообразна. Для ветряных двигателей очень больших диаметров такая замена допустима, но преимуществ, по сравнению с ветряными двигателями быстроходного типа, здесь ожидать трудно, вследствие относительно низкого аэродинамического качества и, следовательно, низкого КПД ξ вращающихся цилиндров, а также сравнительно небольшой быстроходности их.

Техника безопасности. Ветряной двигатель должен быть снабжен надежно действующим тормозным приспособлением, устроенным так, чтобы он не мог быть выведен из действия без ведома рабочего, обслуживающего ветряной двигатель. Смазка верхних частей ветряного двигателя должна быть или автоматическая, или при помощи масленок с резервуарами, наполняемыми до пуска ветряного двигателя в ход. Башня ветряного двигателя должна иметь прочные лестницы с перилами высотой не менее 1 м, со сплошной зашивкой внизу на высоту 18 см.

 

Источник: Мартенс. Техническая энциклопедия. Том 3 — 1928 г.

Предложения со словом «ветряной»

Мы нашли 20 предложений со словом «ветряной». Синонимы «ветряной». Значение слова. Количество символов.

  • Все смешалось в моей голове, а мысли кружились, словно подхваченные ветряной мельницей.
  • Ветряной двигатель установили с левого борта на фордеке, между большим люком и релингом.
  • Ветер благоприятный для нашей «ветряной мельницы».
  • Вокруг говорят об эпидемии ветряной оспы.
  • До раскулачивания Михаил Макарович по наследству владел половиной ветряной мельницы, землёй 7,47 га.
  • В этот день генерал Орел перешел в д[еревню] Грюнхайм с видневшейся на высоте кирхой и ветряной мельницей.
  • Сделав модель ветряной мельницы, Ньютон не удовольствовался этим, но вздумал устроить нечто своеобразное.
  • Зато ветряной двигатель оправдал наши надежды.
  • Дождались юго-западного ветра и наконец испытали ветряной двигатель, который готов уже несколько дней.
  • При этом пулеметчик белых производил стрельбу даже с крыши ветряной мельницы соседней к нам деревни Елом (Мало-Батырево).
  • https://sinonim.org/
  • Для этой цели был захвачен с собой ветряной двигатель и «конный привод», который, однако, мы должны были вращать сами.
  • Это стройное коническое здание, покрытое зеленоватым кровельным материалом, некогда было ветряной мельницей.
  • Изобретение ветряной мельницы повысило эффективность мелиоративных работ, и в период с 1590 по 1740 г.
  • Когда, наконец, был готов ветряной двигатель, за ним пришлось постоянно наблюдать, держать его «по ветру», т. е.
  • Но самым горячим увлечением отца были вопросы энергии: термической, ядерной, солнечной и ветряной.
  • Сегодня принялись оснащать ветряной двигатель.
  • Коляска поворотила по Ветряной улице на почту.
  • У отца, Ефима Яковлевича Распутина, землевладельца и рыболова, был некоторый достаток: он был собственником ветряной мельницы.
  • Затем занялись установкой ветряного двигателя для динамо-машины, чтобы обеспечить электрическое освещение.
  • В уши к тому же намело всякого, от пылищи до оглоушивающего мозги ветряного свиста.

Источник – ознакомительные фрагменты книг с ЛитРес.

Мы надеемся, что наш сервис помог вам придумать или составить предложение. Если нет, напишите комментарий. Мы поможем вам.

Наверх ↑   Антонимы   Синонимы   Ассоциации   Морфемный разбор слова   Поиск предложений онлайн

  • Поиск занял 0.012 сек. Вспомните, как часто вы ищете, чем заменить слово? Добавьте sinonim.org в закладки, чтобы быстро искать синонимы, антонимы, ассоциации и предложения.

Пишите, мы рады комментариям

Ветряной двигатель на кетчупе

Обычный ребенок среднего школьного возраста, как правило, уже обладает достаточными знаниями для того, чтобы сделать какое-нибудь научное изобретение или открытие. Однако этих знаний оказывается маловато для того, чтобы претворить свою идею в жизнь. Для этого ему приходится обращаться к взрослым, имеющим соответствующее научное образование.

Такой тандем подростка-школьника и взрослого ученого затруднен возрастными рамками, этическими принципами и воспитательными факторами. В свое время в издательстве «Молодая гвардия» был создан журнал «Юный техник», который позволял юным гениям выставлять свои идеи на суд читателей, среди которых было немало ученых. Именно благодаря этому журналу многие инновационные научные разработки получили свое право на жизнь.

В других странах также существовали подобные издания, но далеко не всегда начинающим изобретателям удавалось получить признание и поддержку ученых и инженеров. Двенадцатилетний мальчик из Пенсильвании, Вилли Шопф, предложил свою идею ветряного двигателя для автомобиля, работающего на кетчупе. Для продвижения своей идеи он обратился к ученому Френку Швейхгардту из Научного центра Да Винчи в Аллингтоне.

Френк Швейхгардт давно интересовался темой нового топлива для автомобилей, поэтому идея Вилли пришлась ему по душе. Солнечные батареи в качестве топлива были малоэффективны, поскольку позволяли работать только днем, а парень предложил использовать ветряной двигатель.

Проблема заключалась в том, что для стабильной работы двигателя требовалось использовать жидкость, которая меняет свою плотность во время вращения. Такая жидкость называется в науке тиксотропной, то есть жидкостью, вязкость которой при постоянных окружающих условиях и скорости движения изменяется со временем. И такой жидкостью оказался обычный кетчуп.

Вилли Шопф получил патент на свое изобретение и сейчас над реализацией проекта работает целая группа ученых, а Сенат осуществляет его финансирование.

Электроводородный комплекс на базе ветряного двигателя Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

тивные топлива

tiiibi

Электроводородный комплекс на базе ветряного двигателя

Е.М. Кошеляев,

профессор МГТУ (МАМИ), д.т.н.,

Е.М. Овсянников,

профессор МГТУ (МАМИ), д.т.н.,

П.Н. Клюкин, доцент МГТУ (МАМИ), генеральный директор

НОУ «Академия Автомобильных Технологий», к.т.н.

Использование ветряного двигателя для разложения воды в генераторе с постоянными магнитами позволяет значительно удешевить получение водорода в автономных условиях. Для автономного производства водорода предложена высокоэффективная электроводородная установка с магнитным ускорителем ионов и ветряным двигателем.

Ключевые слова: ветряной двигатель, электроводородный генератор с магнитным ускорителем ионов, электроводородная энергия.

Electrohydrogen complex on the basis of the wind engine

E.M. Koshelyaev, E.M. OvsYannikov, P.N. Klyukin

Use the engine on a wind for decomposition of water in the electrohydrogen generator with a magnet allow essentially cheaper process of reception of hydrogen in independent conditions. For independent production of hydrogen highly effective electrohydrogen generator with the magnetic accelerator of ions and the wind engine is offered.

Keywords: the engine on a wind, electrohydrogen generator with the magnetic accelerator of ions (EHGM), electric power hydrogen.

Развитие человеческого общества убедительно показало, что качество жизни определяется уровнем потребления энергии, четверть которой расходуется на производство электроэнергии. Существует тенденция роста потребляемой энергии с увеличением энерговооруженности и населения планеты. Истощение традицион-

ных ресурсов для производства электроэнергии и мировой кризис в последние годы усилили внимание к возобновляемым источникам энергии. При этом учитывается проблема экологической чистоты производства электроэнергии.

Использование ветряной энергии для электроснабжения достигло значительных масштабов в

Китае, США, Германии и Испании. Мощность ветряных установок в мире достигла в конце 2010 г. почти 20 ГВт, в течение этого года прирост составил около 1,6 ГВт [1]. В Испании доля электроэнергии, получаемой при использовании ветра, достигла 16 %, покрывая 53 % спроса в ветреные дни.

В отмеченных странах главным стимулом использования автономных источников энергии является отсутствие достаточных ресурсов для производства электроэнергии. При огромных масштабах нашей страны подобные источники энергии могли бы решить проблемы энергоснабжения удаленных потребителей.

Одним из серьезных недостатков электроэнергии является невозможность ее хранения в больших количествах (таблица).

Из этих данных следует, что при выработке и распределении электричества только 28 % содержащейся в природных ресурсах энергии поступает потребителю, а при использовании газа — 93 %.

Предлагается хранить получаемую от автономных источников электроэнергию в гидроаккумуляторах или в виде вырабатываемого из воды электролизом водорода [2]. Использование водорода как энергоносителя позволяет решить энергетические проблемы в тесной связи с экологическими. Кислород, получаемый при разложении воды, может использоваться не только как окислитель в энергетике, но и для удаления отходов жизнедеятельности. Особенностью водорода по

КПД энергоснабжения бытового потребителя при сопоставлении электроэнергии и газа

Источник энергии КПД

термический производства энергии термический транспортирования и распределения энергии энергоснабжения потребителя

Электроэнергия 0,325 0,86 0,28

Газ 0,97 0,96 0,93

«Транспорт на альтернативном топливе» № 4 (28) август 2012 г.

t jBkДШИ …..ттигятп,.,

«‘»Ьи,*»**

Альтернативные

сравнению с традиционным ископаемым топливом является то, что при огромных запасах на Земле водород существует практически только в связанном виде, и его получение требует затрат энергии. Это накладывает ограничения на возможности применения водорода в энергетике.

Для нашей страны особенно актуально снабжение удаленных потребителей электроэнергией и топливом. Весьма привлекательно для решения этой проблемы выглядит использование водорода для обогрева, длительного хранения, использования в виде топлива для автомобилей, работающих на водороде. Эта идея привлекает исследователей уже в течение многих лет. Однако до сих пор многие вопросы остаются нерешенными, наиболее важные из которых — создание инфраструктуры для заправки автомобилей и производство самого водорода.

Затраты энергии для производства водорода сопоставимы с энергией, получаемой от произведенного водорода. Проблема становится решаемой, если для производства водорода использовать возобновляемую ветряную энергию. Наряду с исследованиями компаний Honda, General Motors, Toyota, Ford, BMW, Daimler, Hyundai, Nissan, Volkswagen по созданию водородных автомобилей, многие из них ведут разработки заправочных комплексов, в том числе и с использованием альтернативной энергии: солнечной, энергии ветра (рис. 1). Такие исследования ведутся и в России.

Производство водорода электролизом воды на основе современных технологий оценивается по затратам от 10 до 20 долл./ГДж. Аналогичные цифры дают оценки, полученные для термохимического

производства водорода из воды с использованием энергии высокотемпературных газоохлаждаемых реакторов (ВТГР). В ближайшей перспективе водород, получаемый из воды в процессе паровой конверсии метана с помощью энергии ВТГР, может производиться в стране при затратах ниже 7 долл./ГДж, что эквивалентно стоимости бензина 0,24 долл./л. В настоящее время наиболее рентабельный способ производства водорода — паровая конверсия.

Самая низкая стоимость получения водорода из природного газа — 6…12 долл./ГДж [3], самая высокая при электролизе воды -40 долл./ГДж. При этом стоимость природного газа сегодня составляет 2,9 долл./ГДж, бензина -5,25 долл./ГДж. В среднем затраты электроэнергии при электролизе воды 5.10 кВт-ч/м3Н2.

Помимо затрат энергии на получение водорода, необходимо учитывать расходы на его хранение и транспортировку. Если производство водорода из общих расходов составляет 29,2 %, то сжижение водорода — 48 %, хранение жидкого водорода — 10 %, а доставка водорода трубопроводом на 1800 км

— 6 % [2, 4]. Стоимость жидкого водорода в 1,5.2,5 раза выше стоимости газообразного.

Преимущества хранения и транспортировки к потребителю, а также экологическая чистота работающих энергоустановок и двигателей подталкивают конструкторов к более широкому применению водорода. Проблемой является высокая стоимость его получения. Перспективно использовать для этой цели энергию возобновляемых источников.

Известен многолетний опыт Германии — в 1990 г. там было принято решение о проведении исследований перспективной солнечной водородной энергоустановки в г. Нойнбург. Электроэнергия в количестве 39 МВт-ч/год вырабатывается с помощью солнечных батарей, а затем используется для производства водорода из воды с помощью электролизеров [3].

Водород хранится в жидком и газообразном виде и используется для питания автомобилей различного типа. Испытаны различные типы электролизеров и систем хранения водорода, а также автомобили на жидком и газообразном водороде. Проведенные в

4WÍ

»ЮПФйяЯЭ!

«Транспорт на альтернативном топливе» № 4 (28) август 2012 г.

тивные топлива

Германии исследования различных электроводородных установок, средств хранения и использования водорода в течение 13 лет вызвали большой интерес. За это время исследовательский центр в Нойн-бурге посетило 130 тыс. человек из 100 стран. Накоплен большой опыт эксплуатации и модернизации установок различного назначения — от систем фотоэлектрического получения электроэнергии до автомобилей, потребляющих полученный водород.

С 1997 г. в Университете прикладных наук в Германии успешно проходила испытания весьма перспективная энергоустановка, состоящая из ветряной установки мощностью 5 кВт, электрогенератора, щелочного электролизера и баллонов для хранения получаемого водорода [5], который сжимается до 2,5 МПа и хранится в баллонах объемом 2,0 м3, заполняющихся за 50 ч (эффективность электролизера 5 кВт-ч/м3Н2). Достоинством такой установки является возможность хранения получаемого водорода с малыми потерями энергии.

У специалистов фирм Германии имеется большой опыт использования ветряных установок для производства электроэнергии. Известен даже факт, что в ветреную погоду ветряные станции приходится останавливать из-за перепроизводства электроэнергии. Предлагается хранить вырабатываемую ветряными станциями энергию с помощью водорода, который получается из воды после ее электролиза [6, 7].

В работе [8] для получения водорода из воды предложен электроводородный генератор с магнитным ускорителем ионов во вращающемся электролите ЭВГМ. Для разложения воды вместо электростатического поля в электролизерах предлагается использовать

центробежное и магнитное поля. Таким образом, вместо дорогой электроэнергии используется более дешевая кинетическая энергия вращающегося электролита и магнитное поле, в которое помещен вращающийся электролит.

Корпус вместе с электролитом вращается с частотой 3000…9000 мин-1. Магнитная индукция величиной около 1 Тл наводится в электролите постоянным магнитом или электромагнитом (рис. 2). Вращение корпуса ЭВГМ обеспечивается электромотором. Эффективность работы ЭВГМ оценивается

Пэвгм=°,5.

Весьма перспективно для вращения ЭВГМ использовать ветряную установку. Сегодня более 70 % территории России и почти 30 % населения страны не имеют централизованного энергоснабжения, и ветряные установки частично могли бы решить эту проблему.

Достоинством ветряных установок является возможность их работы в самое суровое время года — зимой в отдаленных районах, то есть там, куда трудно доставить так необходимое в это время топливо и электроэнергию. В России, например, компания ЗАО «ВЭК» более 20 лет проектирует и изготавливает ветряные установки WEC-940M5 мощностью 5 кВт для выработки электроэнергии с помощью электрогенераторов [9].

Оптимальными являются конструкции ветряных установок с вертикальной осью вращения. Ротор расположен в направляющем каркасе, который позволяет получить следующие преимущества:

• снижение скорости старта ротора;

• расширение диапазона рабочих скоростей ветроэлектрического генератора;

Рис. 2. Электроводородный генератор с магнитом ЭВГМ: 1 — ротор; 2 — соленоид; 3 — шланг для отвода газа; 4 — рама; 5 — питание электродвигателя; 6 — питание электромагнита

• защиту ротора от шквальных порывов и штормовых скоростей ветра;

• защиту людей и окружающих построек от разлета осколков в случае разрушения ротора;

• устранение эффекта «мерцающей тени», негативно сказывающегося на психике человека;

• снижение шумового фона;

• защиту от случайного контакта птиц с быстро вращающимися деталями ротора;

• повышение надежности ротора, закрепленного на двух разнесенных по высоте опорах.

Однако ветряная установка поставляет электроэнергию не тогда, когда это нужно, а в зависимости от изменения силы ветра. Трудности хранения электроэнергии известны и пока преодолеваются с помощью аккумуляторных батарей (АБ). Излишнюю электроэнергию хранят в АБ, откуда позднее ее можно забрать с потерями не менее 30 %.

Общая эффективность получения электроэнергии с помощью ветряной установки Пе=Пг Пб Пк=°,51 складывается из эффективности

«Транспорт на альтернативном топливе» № 4 (28) август 2012 г.

…..ттигятп,.,

fâè

Альтернативные т

Более стабильным поставщи-

Технические характеристики ветряной установки

ком кинетической энергии для

Номинальная мощность модуля, кВт………………………………………………………………………………..5

, „ „ ЭBГM могут служить гидротур-

Максимальная мощность (в зависимости от силы ветра), кВт…………………………………………… 9

бины различной мощности, раз-

Габаритные размеры (без учета мачты), м

мещаемые на реках и даже на

диаметр……………………………………………………………………………………………..5,5

приливных гидростанциях. ЭВШ

высота…………………………………………………………………………………………………1

периодического действия могут

Высота мачты, м…………………………………………………………………………………….До 15 ‘

быть поставлены на паровые и

Масса модуля, кг……………………………………………………………………………………….180

газовые турбины на электростан-

Скорость страгивания, м/с………………………………………………………………………………1,0 ‘

циях, покрывающих пиковые на-

Скорость ветра, м/с

рабочая 3 18 грузки в энергосистеме страны,

и в достаточно частые моменты

безопасная.

Общая эффективность л ……………………………………………………………………………0,51 Использование ветряной энер-

Установочная стоимость, долл./Вт………………………………………………………………………..2 гии для разложения воды в электроводородном генераторе с пос-

генератора пг=0,8, системы хране- высокоэффективное производс- тоянными магнитами позволяет

ния энергии в АБ П6=0,7 и преоб- тво водорода вблизи потребителя. существенно удешевить процесс

разования постоянного тока от АБ Водород можно использовать для получения водорода в автоном-

в переменный с помощью конвер- длительного хранения, обогрева ных условиях. Авторы занимаются

тора Пк=0,9. Общая эффективность помещений, заправки автомобилей исследованиями и разработкой ре-

получения водорода в электроли- и получения электроэнергии при со- альных образцов электроводород-

зере с КПД около пэ=0,4 снижается хранении экологической чистоты. ных генераторов. до пн=Пэ n =0,4-0,51=0,2.

Замена генератора и электро- Литература лизера на ЭВШ позволит увеличить эффективность получения во- 1. Wind hjwer-Wikipedia, the free encyclodopedia, may 25, 2012. дорода до nH =Пэв™ Пр = 0,5-0,9=0,45 2. Дорош И.А. Самые мощные проекты возобновляемой энергетики. (Пр=0,9 — КПД повышающего редук- Аналитический обзор АК 1-2012, итоги-2011. Изд. Института транспортных тора) и даст возможность получе- систем и технологий НАН Украины «Трансмаг», 2012.

ния в случае необходимости требу- 3. Справочник. Водород, свойства, получение, хранение, транспорти-

емого количества электроэнергии рование, применение. Под ред. Гамбурга Д.Ю., Дубовкина Н.Ф. — M.: Химия,

с помощью топливного элемен- 1989. — 672 с.

та. Однако топливные элементы 4. The Solar Hydrogen Project of Neunburg vorm Wald, German, http://www.

пока обладают рядом серьезных solar-hydrogen.com.1996-2011.

недостатков — прежде всего, име- 5. Jochen Lehmann, Thomas Luschtinetz and Frank Menz. The wind

ют высокую стоимость (около — hydrogen-fuel cell chain, The hydrogen Planet, June 9-13,2002, 14th World

3500 долл./кВт) и короткий срок Hydrogen Energy Conference, Canada.

службы (около 5 лет). 6. http://www.Germany Invests in Hydrogen Technology for Renewable

В отдаленных районах одни вет- Storage, Vehicles , 2012.

ряные установки с генератором 7. http://www.The Demonstration project Rh3-Werder/Kessin/Altentreptow

можно использовать для снабже- (Rh3-WKA), 2012.

ния электроэнергией, другие — до- 8. Овсянников Е.М., Долбилин Е.В., Кошеляев Е.М. Электрооборудо-

работать для вращения ЭВШ и вы- вание автотранспортных средств с тяговыми электроприводами. — M.: Па-

работки водорода. Достоинством леотип, 2010. — 363 с.

автономных энергоустановок ЭВШ 9. ЗАО «ВЭК» Mодульная ветряная установка мощностью 5 кВт WEC-

с ветряными установками является 40M5, 2010.

»ЮПФйявби

«Транспорт на альтернативном топливе» № 4 (28) август 2012 г.

Ветряные турбины могут стабилизировать сеть

Первая демонстрация показывает, что ветер может играть более широкую роль в будущих энергосистемах: электрическая сеть

В рамках интеграции возобновляемых источников энергии General Electric (GE) и Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии (NREL) эксплуатировали общий класс ветряных турбин в режиме формирования сети, когда генератор может устанавливать напряжение и частоту сети и, если необходимости, работать без питания от электрической сети.

Демонстрация в NREL с использованием элементов управления GE показала, что популярная технология турбины типа 3 может обеспечить фундаментальную стабильность общей энергосистеме. Такие элементы управления формированием сети могут позволить турбине компенсировать меньшее количество традиционных источников стабильности в сети, таких как генераторы, работающие на угле или природном газе.

Эта демонстрация реального устройства является первой из нескольких проектов Управления ветроэнергетических технологий Министерства энергетики (DOE) «Ветер как виртуальный синхронный генератор (WindVSG)», целью которого является исследование элементов управления ветровыми и аккумуляторными инверторами, которые в электронном виде имитируют стабилизирующие свойства обычных генераторов.В рамках WindVSG NREL проводит исследования, характеризующие ресурсы на основе инверторов и моделирующие работу системы в контролируемых сетевых средах. В настоящее время лаборатория проверяет принципы формирования сетки на реальных устройствах в среде реплики электросети.

Знаменательная демонстрация с использованием платформы NREL Advanced Research on Integrated Energy Systems, которая позволяет масштабную проверку в среде реплики сетки, показала, что обычные разновидности ветряных турбин могут обслуживать те же базовые услуги по стабильности напряжения и частоты, которые часто предоставляются ископаемыми. топливные электростанции. Фото Вернера Слокума, NREL 66526

«Мы показали, что обычные ветряные турбины могут обслуживать те же основные услуги по стабильности напряжения и частоты, которые часто предоставляются электростанциями, работающими на ископаемом топливе», — сказал главный инженер NREL Ваан Геворгян. «Это еще один пример того, как энергетические ресурсы на основе инверторов, такие как ветер и солнечная энергия, могут играть более широкую роль в будущих энергосистемах».

Поскольку возобновляемые источники энергии составляют большую долю энергоснабжения, они также должны будут взять на себя большую долю ответственности в качестве распорядителей стабильности сети.Эта ответственность включает в себя способность возобновлять подачу электроэнергии после отключения, восстанавливать стабильность после кратковременного электрического события и в целом «формировать» сеть в качестве базовых энергоресурсов. Большие вращающиеся генераторы традиционно помогали поддерживать стабильность частоты и напряжения в электросети. Теперь ресурсы на основе инверторов, такие как ветер, солнечная энергия и батареи, готовятся к этой роли в нескольких проектах Министерства энергетики, включая Консорциум инверторов, формирующих сеть, который будет делиться результатами и целями исследований между партнерами из отрасли и сообщества.

В ходе демонстрации WindVSG команда GE-NREL развернула элементы управления для трансмиссии ветряной турбины типа 3 мощностью 2,5 МВт, чтобы обеспечить поддержку основной частоты и напряжения и восстановить стабильность окружающей сети, регулируя ее мощность в ответ на мгновенные электрические колебания. Турбины типа 3 представляют собой особенно сложный случай для разработки сеткообразующих элементов управления. В этих турбинах используется генератор, который напрямую подключен к сети, а мощность турбины контролируется компонентами силовой электроники.Чтобы полностью понять эту сложность, NREL разработала полную модель электродинамики турбины с помощью специального набора инструментов, разработанного исследовательской группой NREL.

NREL приводит в действие турбину, формирующую сеть, с использованием платформы Advanced Research on Integrated Energy Systems (ARIES), которая позволяет проводить масштабную проверку в среде реплики сети. Исследовательский динамометр мощностью 5 МВт служил первичным двигателем для ветряной турбины в макете энергосистемы, позволяя исследователям моделировать различную динамику сети и наблюдать за работой турбины.Команда обнаружила, что с помощью средств управления формированием сети GE турбина может стабилизировать мощность аналогично тепловому генератору, что является ключевой особенностью повышения стабильности сети. Такие возможности, как правило, недоступны с элементами управления сетью и  , которые существуют в большинстве устройств, использующих возобновляемые источники энергии, таких как солнечные электростанции и системы хранения аккумуляторов, и обычно производят мощность, которая очень похожа на частоту и напряжение сети более крупной электрической системы.

«В этой работе мы обнаружили, что сеткообразующая турбина обеспечивает базовую стабильность в тех случаях, когда это необходимо: в системах с большим количеством инверторных ресурсов и небольшим количеством традиционных форм стабильности», — сказал Геворгян.«Платформа ARIES делает возможным это исследование — мы можем настроить условия, в которых эти турбины будут работать в действующей системе, но в пределах безопасности контролируемой среды».

Несмотря на то, что эта демонстрация является важным шагом вперед в области возобновляемых ресурсов, формирующих сеть, она также указывает новые направления для исследований. В рамках проекта WindVSG исследовательская группа продолжит изучение того, как сеткообразующая турбина взаимодействует с другими устройствами энергосистемы и приводит ли сеткообразующий режим к большей механической нагрузке на турбину.Дальнейшие демонстрации также позволят проверить сеткообразующую турбину при отключении от электросети.

Для парка ветряных турбин и других ресурсов, таких как фотоэлектрические солнечные батареи и аккумуляторные батареи, средства управления формированием сети могут открыть новые рыночные возможности в виде сетевых услуг; то есть стабильность сети как еще один поток создания ценности для возобновляемых ресурсов. С помощью этой демонстрации, используя решение GE, NREL подтвердила еще один подход к возобновляемым активам для обеспечения повышенной стабильности. А с платформой ARIES NREL может помочь партнерам доказать такую ​​стабильность возобновляемых источников в своих собственных системах.

Статья любезно предоставлена ​​ Energy.gov


Реклама
Цените оригинальность CleanTechnica? Подумайте о том, чтобы стать участником, сторонником, техническим специалистом или послом CleanTechnica – или покровителем на Patreon.

У вас есть совет для CleanTechnica, вы хотите разместить рекламу или предложить гостя для нашего подкаста CleanTech Talk? Свяжитесь с нами здесь.

Ответ дует в турбину

Эксперименты Хонга и Абрахама дают важную картину ветрового потока вокруг одной турбины. Но чтобы действительно понять схемы потоков на ветряных электростанциях, исследователям нужны многотурбинные измерения, которые в настоящее время ограничены, говорит Патрик Мориарти, авиационный инженер Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии (NREL) в Колорадо. Он надеется заполнить этот пробел данными измерениями американского эксперимента по пробуждению (AWAKEN), кампании, которую возглавляет Мориарти.В этом эксперименте, который должен начать собирать данные в этом году, будут использоваться лазеры, радар и самолеты для изучения динамики ветра на пяти крупных коммерческих ветряных электростанциях в северной Оклахоме. «Мы пытаемся собрать данные по максимально возможному количеству масштабов», — говорит Мориарти.

Получение данных в разных масштабах имеет решающее значение для создания точных моделей производительности ветряных электростанций, говорит Пол Вирс, ученый в области ветроэнергетики из NREL. Производительность одной турбины зависит от всего: от глобальных погодных условий шириной 100 км до водоворотов шириной в миллиметр на поверхности лопасти.«В настоящее время ни одна модель или один эксперимент не могут решить проблему во всех временных и пространственных масштабах», — говорит Вирс. Эта «масштабная» проблема была одним из основных препятствий для ветроэнергетики, на что Вирс, Лундквист, Мориарти и еще 26 человек указали в статье 2019 года в журнале Science.

Теоретически, исследователи могли бы решить эту многомасштабную задачу потока численно на суперкомпьютере, последовательно решая все соответствующие масштабы с помощью различных моделей. Но диапазон масштабов настолько широк, что на Fugaku (самом быстродействующем суперкомпьютере в мире) потребовались бы недели или месяцы, чтобы смоделировать влияние одного набора ветровых условий на одну конфигурацию ветряной электростанции, говорит Такафуми Нишино, изучающий аэродинамику ветряных электростанций. в Оксфордском университете, Великобритания.Чтобы оптимизировать конфигурацию турбины, операторы ветряных электростанций должны смоделировать многие тысячи возможных сценариев, поэтому он говорит, что такой подход нецелесообразен.

Исследователям часто удается сосредотачиваться на одной шкале и игнорировать все остальные, но лучшее решение — улучшить существующие модели, включив информацию о большем количестве шкал длины. Лундквист использует этот подход, адаптируя модели погоды таким образом, чтобы они отображали масштабы, относящиеся к ветряным электростанциям.

Дэвид Смит/stock.adobe.ком

Прогнозирование выработки энергии ветровой электростанцией — это многомасштабная задача о потоках, которая должна учитывать погодные условия шириной 100 км, воздушные потоки шириной в миллиметры и все, что находится между ними.

Дэвид Смит/stock.adobe.com

Прогнозирование выработки энергии ветровой электростанцией — это многомасштабная задача о потоках, которая должна учитывать погодные условия шириной 100 км, воздушные потоки шириной в миллиметры и все, что находится между ними.×

Большинство моделей погоды делят атмосферу Земли на сетку, состоящую из ячеек шириной 1 км и более.Этого размера достаточно, чтобы запечатлеть погодные явления шириной 100 км, такие как ураганы и циклоны. Но кубы слишком велики, говорит Лундквист, чтобы правильно разрешить масштабы, относящиеся к ветряным электростанциям, в диапазоне от километров до метров.

Одно из исправлений, которое принимает Лундквист, заключается в уменьшении размера сетки, особенно в вертикальном направлении, чтобы она могла лучше имитировать более мелкие характеристики ветра и лучше различать различное поведение ветра на разных уровнях атмосферы. «Когда вы уменьшаете размер сетки модели, у вас больше шансов запечатлеть происходящее», — говорит она.Это уточнение сетки показало, как причудливые ветры, такие как «горные волны», могут влиять на ветряную электростанцию. По словам Хаупта, другое решение — использовать алгоритмы искусственного интеллекта для расчета поправочных коэффициентов для моделей прогнозирования погоды. «Алгоритм машинного обучения может узнать, что существует некоторая погрешность [в прогнозах моделей погоды] для конкретной ветряной электростанции, и исправить это», — говорит она.

Ветряная турбина — Энергетическое образование

Рисунок 1. Ветряная турбина. [1]

Ветряные турбины работают путем преобразования кинетической энергии ветра в механическую энергию, которая используется для выработки электроэнергии путем вращения генератора.Эти турбины могут быть наземными или морскими ветряными турбинами. [2]

Компоненты турбины

Рис. 2. Иллюстрация компонентов ветряной турбины (щелкните, чтобы увеличить). [3]

Современные ветряные турбины бывают разных размеров, но все типы обычно состоят из нескольких основных компонентов: [4]

  • Лопасти ротора — Лопасти ротора ветряной турбины работают по тому же принципу, что и крылья самолета. Одна сторона лезвия изогнута, а другая плоская.Ветер движется быстрее вдоль изогнутой кромки, создавая разницу в давлении с обеих сторон лопасти. Лопасти «толкаются» воздухом, чтобы выровнять разницу давлений, заставляя лопасти вращаться. [5]
  • Гондола – Гондола содержит набор шестерен и генератор. Вращающиеся лопасти связаны с генератором шестернями. Шестерни преобразуют относительно медленное вращение лопастей в скорость вращения генератора примерно 1500 об/мин. [5] Затем генератор преобразует энергию вращения лопастей в электрическую энергию.
  • Башня — Лопасти и гондола установлены на вершине башни. Башня сконструирована таким образом, чтобы удерживать лопасти несущего винта над землей при идеальной скорости ветра. Башни обычно находятся на высоте 50-100 м над поверхностью земли или воды. Оффшорные мачты обычно крепятся ко дну водоема, хотя ведутся исследования по разработке мачты, которая плавает на поверхности. [2]

Визуализация турбины

У компании MidAmerican Energy есть отличное видео о конструкции ветряной турбины , для просмотра нажмите здесь.

Видео ниже, созданное UVSAR, подробно показывает детали турбины.

Для дальнейшего чтения

Ссылки

Этот радикально переосмысленный ветряной двигатель вырабатывает в пять раз больше энергии t

Возобновляемые источники энергии смогут питать мир в течение следующих 30 лет, а энергия ветра — один из самых дешевых и эффективных способов достичь этого.За исключением того, что 80% морского ветра в мире дует в глубоких водах, где сложно строить ветряные электростанции. Новый дизайн ветряной турбины совершенно другого типа может изменить это.

Норвежская компания Wind Catching Systems разрабатывает плавучую многотурбинную технологию для ветряных электростанций, которая может генерировать в пять раз больше энергии, чем самая большая в мире одиночная ветряная турбина в год. Эта повышенная эффективность достигается за счет инновационной конструкции, которая заново изобретает внешний вид и работу ветряных электростанций.

В отличие от традиционных ветряных турбин, которые состоят из одного полюса и трех гигантских лопастей, так называемый Wind Catcher представляет собой квадратную решетку с более чем 100 маленькими лопастями. На высоте 1000 футов система более чем в три раза выше средней ветряной турбины и стоит на плавучей платформе, закрепленной на дне океана. Компания планирует построить прототип в следующем году. Если это удастся, Wind Catcher может революционизировать то, как мы используем энергию ветра.

«Традиционные ветряные электростанции основаны на старых голландских ветряных мельницах, — говорит Оле Хеггхейм, генеральный директор Wind Catching Systems.Эти ветряные электростанции хорошо работают на суше, но «почему, когда у вас есть что-то, что работает на суше, вы должны делать то же самое на воде?»

Оффшорные ветряные электростанции были в моде; 162 из них уже запущены и работают, и еще 26 появятся, в основном в Китае и Великобритании. Проблема в том, что каждую турбину нужно загнать на морское дно, поэтому ее нельзя установить на глубине более 200 футов. В результате ветряные электростанции не могут быть построены дальше, чем примерно в 20 милях от берега, что ограничивает их потенциал производительности, поскольку ветры сильнее в океане.

Здесь в игру вступают плавучие ветряные электростанции. Первая в мире плавучая ветряная электростанция Hywind открылась в 2017 году почти в 25 милях от побережья Абердина в Шотландии. Ветряная электростанция состоит из шести плавучих ветряных турбин, которые вставлены в плавучий цилиндр, заполненный тяжелым балластом, чтобы он мог плавать вертикально. Поскольку они привязаны к морскому дну только толстыми швартовными тросами, они могут работать в водах глубиной более 3000 футов.

Hywind снабжает электроэнергией около 36 000 британских домов и уже сломал U.К. записи по выходной энергии. Wind Catching Systems была запущена в том же году, когда открылась компания Hywind. В нем утверждается, что один блок может обеспечить электроэнергией от 80 000 до 100 000 европейских домохозяйств. В идеальных условиях, когда ветер самый сильный, один ветроуловитель может производить до 400 гигаватт-часов энергии. Для сравнения, самая большая и мощная ветряная турбина на рынке прямо сейчас производит до 80 гигаватт-часов.

[Изображение: Системы улавливания ветра] Существует несколько причин такой существенной разницы.Во-первых, Wind Catcher выше, приближаясь к высоте Эйфелевой башни, что подвергает лопасти ротора воздействию более высоких скоростей ветра. Во-вторых, лезвия меньшего размера работают лучше. Хеггхейм объясняет, что традиционные турбины имеют длину 120 футов и обычно достигают максимальной скорости при определенной скорости ветра. Для сравнения, лопасти Wind Catcher имеют длину 50 футов и могут совершать больше оборотов в минуту, тем самым генерируя больше энергии.

А поскольку лезвия меньше, вся система проще в производстве, сборке и обслуживании.Хеггхейм говорит, что расчетный срок службы составляет 50 лет, что в два раза больше, чем у традиционных ветряных турбин, а когда некоторые детали необходимо заменить (или во время ежегодных проверок), встроенная лифтовая система упростит техническое обслуживание. «Если у вас есть одна единственная турбина и вам нужно заменить лопасть, вам придется остановить всю операцию», — говорит Ронни Карлсен, финансовый директор компании. «У нас 126 отдельных турбин, поэтому, если нам нужно заменить лопасти, мы можем остановить одну турбину».

Когда срок службы системы подходит к концу, большая часть ее может быть переработана.После первой значительной волны ветроэнергетики в 1990-х годах многие традиционные ветряные турбины достигли расчетного срока службы; лопасти размером с крыло Boeing 747 накапливаются на свалках. Лопасти Wind Catcher не только меньше по размеру, но и сделаны из алюминия, который, в отличие от стекловолокна, используемого для больших турбин, полностью подлежит вторичной переработке. «Вы плавите его и производите новый», — говорит Хеггхейм.

Прототип, скорее всего, будет построен в Северном море (в Норвегии или Великобритании). После этого компания присматривается к Калифорнии и Японии.«У них хорошие ветровые ресурсы рядом с берегом, — говорит Карлсен, — и правительства поддерживают их и уже начинают выделять площади под застройку». А для тех, кто интересуется опасностью, которую это может представлять для птиц, Хеггхейм говорит, что конструкция будет оснащена птичьими радарами, которые посылают короткие импульсы сигнала, чтобы помочь предотвратить столкновения с мигрирующими птицами. «Эти подразделения будут находиться так далеко от берега, — говорит он, — что жизнь птиц вдоль побережья не должна подвергаться опасности».

Энергия ветра / Университет устойчивого развития / Аппалачский государственный университет

Ветер — одна из форм возобновляемой энергии, используемая в Аппалачском государственном университете.Неравномерный нагрев атмосферы солнцем, неровности земной поверхности и вращение Земли вызывают ветер. Характер ветрового потока изменяется в зависимости от рельефа земли, водоемов и растительного покрова. Этот поток ветра или энергия движения, когда «собирается» ветряная турбина, преобразуется из кинетической энергии в механическую энергию. Затем эта механическая энергия преобразуется генератором в пригодную для использования, а в нашем случае — в электроэнергию, подключенную к сети.

Просмотр оперативных данных

Штат Аппалачи стремится не только уменьшить воздействие на окружающую среду, оставляемое повседневными операциями, но и готовить студентов, которые понимают важность устойчивого существования.Это означает обращение критического мышления к повседневным событиям, таким как использование энергии. Сохранение является ключевым фактором, как и источник. Энергия ветра может и обеспечивает чистую и безуглеродную часть энергетических потребностей Аппалачей.

НАЗВАНИЕ: Бройхилл 100

РАСПОЛОЖЕНИЕ: 755 Bodenheimer Drive (самая высокая точка кампуса)

УСТАНОВКА: июнь 2009 г.

СРЕДНЕГОДОВАЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ:  104 000 кВтч

ИСТОЧНИК ФИНАНСИРОВАНИЯ:  58 % REI/42 % NRL&P, с вкладом старшего класса ’09

Нажмите здесь  для получения подробной информации

История:  Ветряная турбина стала культовым символом приверженности Appalachian возобновляемым источникам энергии.На момент установки установка мощностью 100 кВт была самой большой ветряной турбиной в штате Северная Каролина. Он расположен на самой высокой точке кампуса и имеет высоту более 152 футов. Финансирование турбины поступило в основном из Инициативы по возобновляемым источникам энергии ASU, поддерживаемой студентами, при щедрой поддержке New River Light & Power Company.

Хотите узнать больше о Wind ?

9081.00 — Техники по обслуживанию ветряных турбин

Проверка, диагностика, регулировка или ремонт ветряных турбин. Выполнять техническое обслуживание оборудования ветряных турбин, включая устранение электрических, механических и гидравлических неисправностей.

Образец зарегистрированных названий должностей: Техник по выездному обслуживанию, техник по возобновляемым источникам энергии, техник по обслуживанию, техник по устранению неисправностей, специалист по поддержке ветряных электростанций, техник по ветряным электростанциям, оператор ветряных турбин, техник по обслуживанию ветряных турбин, техник по ветряным турбинам, техник по устранению неисправностей ветряных турбин

Вы покинете O*NET OnLine, чтобы посетить наш дочерний сайт My Next Move.Вы можете вернуться, нажав кнопку Назад в браузере или выбрав «O*NET OnLine» в меню Сайты O*NET в нижней части любой страницы в разделе «Мой следующий шаг».

Вы покинете O*NET OnLine, чтобы посетить наш дочерний сайт My Next Move for Veterans. Вы можете вернуться, нажав кнопку Назад в браузере или выбрав «O*NET OnLine» в меню O*NET Sites внизу любой страницы в My Next Move for Veterans.

Saldrá де O * NET OnLine пункт Visitar Nuestro Sitio afiliado Mi Próximo Paso. Puede regresar usando el botón Atrás en su navegador, o eligiendo «O*NET OnLine» en el menu Sitios O*NET en la parte inferior de cualquier página en Mi Próximo Paso.

Задачи