Номер патента: 28045

Опубликовано: 25.12.2013

Автор: Олжабай Аманжол Шакентай улы

Скачать PDF файл.

Формула / Реферат

В настоящее время ветроэнергетика является одним из наиболее перспективных источников энергии в мире, ведущим направлением политики энергосбережения и использования экологически чистой возобновляемой энергии.
По мере совершенствования оборудования ветроэнерго установок (далее- ВЭУ) и увеличения объема их выпуска, стоимость ВЭУ, а значит и стоимость производимой ими энергии снижаются. По данным Американского электроэнергетического института, стоимость одного кВт-ч электроэнергии на ВЭУ за последние 10 лет снизилась с 15-20 до 5-8 центов, что сопоставимо со стоимостью электроэнергии, вырабатываемой на традиционных электростанциях.
В развивающихся странах интерес к ВЭУ связан в основном с автономными установками малой мощности, которые могут использоваться в малых населенных пунктах, удаленных от систем централизованного электроснабжения. Такие установки уже сегодня конкурентоспособны с дизелями, работающими на привозимом топливе.
Казахстан полностью обеспечен всеми материалами для изготовления ветровых электростанций всего диапазона мощностей, применяемых на практике - от микротурбин до мощных ветроагрегатов, поставляющих электроэнергию в энергосистемы для покрытия существующего дефицита и замещения энергии, вырабатываемой тепловыми электростанциями.
В настоящее время все большее внимание уделяется разработке ВЭУ с вертикальной осью вращения и низким размещением генератора. Это объясняется значительным упрощением конструктивной схемы, удобством монтажа и обслуживания. Одно из главных достоинств таких ветростанций - возможность принятия ветровых течений разного направления и вообще отсутствие необходимости учитывать направление ветра при установке и эксплуатации.
На сегодняшний день наиболее актуальна разработка ВЭУ способных постоянно работать с высоким КПД, в условиях сильно рассеянной в пространстве энергии ветра. Ветер очень непредсказуем - часто меняет направление, вдруг затихает даже в самых ветреных районах земного шара, а иногда достигает такой силы, что ломает установки. Крупные ВЭУ испытывают значительные проблемы с монтажом и техническим обслуживанием, для их эксплуатации необходимы большие площади, которые могут быть использованы под сельхоз угодия. Данное оборудование часто становится причиной гибели некоторых животных, проживающих в непосредственной близости от ВЭУ.
При рассмотрении проблемы непредсказуемости ветра был сделан вывод о том, что в условиях современного города с многоэтажной застройкой имеется реальная возможность использовать потоки, исходящие из вентиляционных каналов и дымоходов на крышах многоэтажных зданий тем более, что во всех крупных торговых и промышленных объектах функционирует принудительная вентиляция.
В соответствии с законами физики о сохранении массы и энергии, эти потоки стабильны по времени и обладают значительным потенциалом кинетической энергии. Так же, при разработке изобретения было уделено внимание вопросам компактности оборудования и безопасности для животных.
Изобретение относится к альтернативной энергетике, использующей возобновляемые источники энергии, а именно к устройствам, которые преобразовывают кинетическую энергию ветра и восходящих потоков разогретых газов в электроэнергию, а также солнечную в тепло - электроэнергию.
Конструкция аэрогелио энергоустановки «ОЛЖА» проста в изготовлении и позволяет использовать доступные материалы и электрооборудование. Основными преимуществами АГЭУ перед аналогами являются - компактность, возможность широкого применения в жилищно - коммунальной сфере городов и отдаленныхпоселков, а так же перспектива развития электротранспорта и других экологически чистых технологий.
Опыт использования возобновляемых источников энергии в США, Германии и Китае показывает, что для развития данного направления необходимо задействовать возможности малого и среднего бизнеса, при активной поддержке государства и международных организаций, таких как глобальный экологический фонд ООН (ГЭФ ПРООН) и т.д.
Поэтапное и грамотное внедрение АГЭУ в повседневную жизнь населения нашей страны позволит в перспективе достичь следующих результатов:
1. Активизировать деятельность малых и средних предприятий.
2. Положительно повлиять на экологическую обстановку в городах за счет уменьшения выбросов продуктов горения.
3. Повысить благосостояние населения нашей страны.

Текст

Смотреть все

(51) 03 3/04 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ На сегодняшний день наиболее актуальна разработка ВЭУ способных постоянно работать с высоким КПД, в условиях сильно рассеянной в пространстве энергии ветра. Ветер очень непредсказуем - часто меняет направление, вдруг затихает даже в самых ветреных районах земного шара, а иногда достигает такой силы, что ломает установки. Крупные ВЭУ испытывают значительные проблемы с монтажом и техническим обслуживанием, для их эксплуатации необходимы большие площади,которые могут быть использованы под сельхоз угодия. Данное оборудование часто становится причиной гибели некоторых животных,проживающих в непосредственной близости от ВЭУ. При рассмотрении проблемы непредсказуемости ветра был сделан вывод о том, что в условиях современного города с многоэтажной застройкой имеется реальная возможность использовать потоки,исходящие из вентиляционных каналов и дымоходов на крышах многоэтажных зданий тем более, что во всех крупных торговых и промышленных объектах функционирует принудительная вентиляция. В соответствии с законами физики о сохранении массы и энергии, эти потоки стабильны по времени и обладают значительным потенциалом кинетической энергии. Так же, при разработке изобретения было уделено внимание вопросам компактности оборудования и безопасности для животных. Изобретение относится к альтернативной энергетике,использующей возобновляемые источники энергии, а именно к устройствам,которые преобразовывают кинетическую энергию ветра и восходящих потоков разогретых газов в электроэнергию, а также солнечную в тепло электроэнергию. Конструкция аэрогелио энергоустановки ОЛЖА проста в изготовлении и позволяет использовать доступные материалы и электрооборудование. Основными преимуществами АГЭУ перед аналогами являются - компактность,возможность широкого применения в жилищно коммунальной сфере городов и отдаленных поселков, а так же перспектива развития(76) Олжабай Аманжол Шакентай улы(57) В настоящее время ветроэнергетика является одним из наиболее перспективных источников энергии в мире, ведущим направлением политики энергосбережения и использования экологически чистой возобновляемой энергии. По мере совершенствования оборудования ветроэнерго установок (далее- ВЭУ) и увеличения объема их выпуска, стоимость ВЭУ, а значит и стоимость производимой ими энергии снижаются. По данным Американского электроэнергетического института, стоимость одного кВт-ч электроэнергии на ВЭУ за последние 10 лет снизилась с 15-20 до 5-8 центов,что сопоставимо со стоимостью электроэнергии, вырабатываемой на традиционных электростанциях. В развивающихся странах интерес к ВЭУ связан в основном, с автономными установками малой мощности, которые могут использоваться в малых населенных пунктах, удаленных от систем централизованного электроснабжения. Такие установки уже сегодня конкурентоспособны с дизелями, работающими на привозимом топливе. Казахстан полностью обеспечен всеми материалами для изготовления ветровых электростанций всего диапазона мощностей,применяемых на практике - от микротурбин до мощных ветроагрегатов,поставляющих электроэнергию в энергосистемы для покрытия существующего дефицита и замещения энергии,вырабатываемой тепловыми электростанциями. В настоящее время все большее внимание уделяется разработке ВЭУ с вертикальной осью вращения и низким размещением генератора. Это объясняется значительным упрощением конструктивной схемы, удобством монтажа и обслуживания. Одно из главных достоинств таких ветростанций - возможность принятия ветровых течений разного направления и вообще отсутствие необходимости учитывать направление ветра при установке и эксплуатации. электротранспорта и других экологически чистых технологий. Опыт использования возобновляемых источников энергии в США, Германии и Китае показывает, что для развития данного направления необходимо задействовать возможности малого и среднего бизнеса, при активной поддержке государства и международных организаций, таких как глобальный экологический фонд ООН (ГЭФ ПРООН) и т.д. Поэтапное и грамотное внедрение АГЭУ в повседневную жизнь населения нашей страны позволит в перспективе достичь следующих результатов 1. Активизировать деятельность малых и средних предприятий. 2. Положительно повлиять на экологическую обстановку в городах за счет уменьшения выбросов продуктов горения. 3. Повысить благосостояние населения нашей страны. Изобретение относится к альтернативной энергетике,использующей возобновляемые источники энергии, а именно к устройствам,которые преобразовывают кинетическую энергию ветра и восходящих потоков разогретых газов в электроэнергию, а также солнечную в тепло электроэнергию. Исходя из поставленной задачи изобретению присвоено наименование Аэрогелио энергоустановка Олжа (далее - АГЭУ). Справка Олжа - в переводе на русский язык означает - прибыль. На английский . Техническим результатом изобретения является кратное увеличение мощности энергоустановки и эффективность использования возобновляемых источников энергии. Это достигается в результате- принудительного разделения движущейся массы газов на два потока, из которых поток 1,составляющий более 80 объема, производит преобразование кинетической энергии в механическую (вращение турбины), а поток 2 обеспечивает вывод из рабочей зоны газов,утративших скорость и кинетическую энергию- одновременной выработки электроэнергии двумя генераторами, за счет сопряжения ведущего вала турбины с роторами этих генераторов- размещения на внешней поверхности концентратора солнечных элементов, плоских батарей, пленочных элементов или тепловых коллекторов. Известна ветросиловая установка (Пред. патент РК 18791, Кл. 03 3/04, 2006, Пак М.И),состоящая из башни с пропеллерной ветротурбиной,турбинной камерой с воздушными заслонками и прямоосной отсасывающей трубы. Наиболее близким к изобретению,по совокупности существенных признаков, является ветроагрегат Кошумбаева М.Б (Пред. патент РК 20243, Кл. 03 3/00, 2006), который состоит из концентратора, ветроколеса с лопастями, генератора с вертикальной осью вращения и вытяжной трубы. Недостатками обоих указанных изобретений являются - сложная в изготовлении конфигурация лопастей ветроколеса и турбины, а так же габариты установок. При рассмотрении проблемы непредсказуемости ветра был сделан вывод о том, что в условиях современного города с многоэтажной застройкой имеется реальная возможность использования потоков, исходящих из вентиляционных каналов и дымоходов многоэтажных зданий, тем более, что во всех крупных торговых и промышленных объектах функционирует принудительная вентиляция. В соответствии с законами физики о сохранении массы и энергии, эти потоки стабильны по времени и обладают значительным потенциалом кинетической энергии. Так же, при разработке изобретения было уделено внимание вопросам компактности оборудования и безопасности для животных. Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг.1 показан мобильный вариант исполнения АГЭУ. На фиг.2 - стационарный вариант исполнения. На фиг.3 - вид направляющих каналов и лопастей турбины, без кожуха. 1. АГЭУ состоит из трех частей- в верхней части установлена турбина, в форме усеченного конуса, с вертикальной осью вращения- в средней части расположен концентратор с криволинейными каналами, направленными к нижней части турбины- в нижней части размещается необходимое оборудование и конструктивные элементы крепежа к объекту. 2. Корпус турбины состоит из двух полых усеченных конусов. Внутренний (малый) конус, в верхней и нижней частях закрыт круглыми плоскостями. Через центр этих плоскостей проходит и жестко крепится ведущий вал турбины. К нижней плоскости конуса, по внешней части окружности,крепятся постоянные магниты дискового генератора. В полости, между внутренним и внешним конусами, располагаются дугообразные лопасти,вогнутой частью навстречу поступающих из направляющих каналов газов. 3. Концентратор состоит как и турбина, из двух полых усеченных конусов. В полости между конусами расположены криволинейные направляющие стенки образующие воздушные каналы, направленные на лопасти турбины и обеспечивают постоянный вектор приложения силы потока. К верхней плоскости внутреннего конуса, по окружности крепятся медные катушки дискового генератора, а в центре установлен подшипник,обеспечивающий вращение ведущего вала турбины. На поверхности внешнего конуса(концентраторе),устанавливаются солнечные элементы (плоские батареи, пленочные элементы или тепловые коллекторы). 4. Нижняя часть выполняется в форме трубы,диаметром совпадающим с нижним диаметром внутреннего конуса концентратора. В этой части устанавливаются электрогенератор, аккумуляторные батареи, инвертор и другое оборудование. Установка работает следующим образом. Поток 1, воздуха или газа поступает в концентратор 2,продвигаясь по криволинейному сужающемуся каналу 4 поступает на лопасти турбины 5. Выходное отверстие канала направлено таким образом, что поток входит в турбину по касательной к окружности турбины , что обеспечивает постоянный вектор приложения силы и соответственно крутящий момент. При этом поток оказывает давление на вогнутую часть только одной лопасти,что позволяет более эффективно преобразовывать кинетическую энергию в механическую. Поток 2,в мобильном варианте, движущийся над горловиной турбины, а в стационарном варианте,движущийся между поверхностями турбины и кожуха обеспечивает вывод из рабочей зоны газов,утративших скорость и кинетическую энергию . Преобразование механической энергии в электрическую осуществляется одновременно двумя генераторами, за счет сопряжения ведущего вала турбины с роторами этих генераторов. Первый дисковый генератор расположен в средней части АГЭУ и состоит из постоянных магнитов,закрепленных по кругу на нижней плоскости турбины -11 и электромагнитных катушек -10,закрепленных на поверхности неподвижного внутреннего конуса концентратора,причем постоянные магниты и электромагнитные катушки расположены на расстоянии, обеспечивающем их взаимную индукцию и возникновение электро движущей силы (ЭДС). Плоскость с постоянными магнитами жестко закреплена на ведущем валу -6,который через шкивы-7 вращает ротор второго электрогенератора -8, расположенного в нижней части установки. Преобразование солнечной энергии в электрическую или в тепловую, осуществляется путем расположения на внешней части концентратора солнечных элементов (плоские батареи, пленочные элементы или тепловые коллекторы). При изготовлении АГЭУ возможно использование широкодоступных конструкционных материалов - металлопроката железа, алюминия,титана, а так же различных композиционных материалов. Изобретение относится к альтернативной энергетике,использующей возобновляемые источники энергии и может быть применено в следующих областях 1. Городское жилищно-коммунальное хозяйство- электро снабжение автоматизированных тепловых пунктов, оборудования и устройств освещения многоэтажных жилых домов (подвалы, подъезды,дворовое освещение и т.д). 2. Электроснабжение индивидуальных домостроений и других отдельно расположенных объектов (фермерские хозяйства, устройства телекоммуникаций,контрольно-измерительное оборудование на нефтепроводах и т.д). 3. Монтаж АГЭУ на крышах автотранспортных средств позволит использовать набегающие потоки воздуха и выхлопные газы автомобиля для генерации электроэнергии. 4. При ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций мобильный вариант АГЭУ обеспечит временное электроснабжение потребностей пострадавшего населения. Существенными признаками АГЭУ,отличительными от аналогов, являются 1. Вращение турбины обеспечивается за счет принудительного разделения движущейся массы газов на два потока, из которых поток 1,составляющий более 80 объема, производит преобразование кинетической энергии в механическую, а поток 2 - обеспечивает вывод из рабочей зоны газов, утративших скорость и кинетическую энергию. 2. При отсутствии ветра, поддержание работы АГЭУ осуществляется за счет использования 4 потоков разогретых газов исходящих из вентиляционных каналов и дымоходов многоэтажных зданий. 3. Возможность использования кинетической энергии природных осадков - дождя, снега и града. При этом изменяется только направление вращения турбины. 4. Выработка электроэнергии двумя генераторами одновременно, за счет сопряжения ведущего вала турбины с роторами этих генераторов. 5. Преобразование солнечной энергии в электрическую или в тепловую, осуществляется путем расположения на внешней части концентратора солнечных элементов (плоские батареи, пленочные элементы или тепловые коллекторы). Достижение технического результата так же обусловлено следующими признаками 1. Геометрическая форма турбины, усеченный конус, обеспечивает наименьшее сопротивление атмосферного воздуха, низкий уровень шума и безопасность для животных. 2. Для монтажа установки нет необходимости выделения отдельного земельного участка. Используются свободные площади на кровлях зданий и верхняя часть автомобилей и юрты. 3. Геометрическая форма верхней части установки и жесткое закрепление на объекте,обеспечивает ее устойчивость при штормовых погодных условиях. 4. Имеется возможность создания многорядных энергетических плотин большой мощности, а так же автономной или параллельной работы с другими источниками постоянного и переменного тока. Применение возможностей АГЭУ имеет множество вариантов. Ниже приведены некоторые из них 1. В г.Караганде основную массу многоэтажных жилых домов составляют пятиэтажные дома 70 - 80 х годов постройки, так называемые Хрущевки. На кровле здания располагаются вентиляционные каналы, которые могут быть использованы для эксплуатации АГЭУ (фиг.4). С целью повышения КПД, восходящие потоки газов подаются на АГЭУ через гофрированные металлические трубы. На всех крупных промышленных предприятиях,в производственных помещениях функционирует принудительная вентиляция, имеется реальная возможность более эффективной эксплуатации АГЭУ и создания многорядных энергетических плотин (фиг.5). 2. Установка АГЭУ на кровле индивидуальных домостроений будет зависеть только от пожеланий заказчика и разнообразия архитектурных решений . 3. Монтаж АГЭУ на крышах автотранспортных средств позволит использовать набегающие потоки воздуха и выхлопные газы автомобиля для генерации электроэнергии. В перспективе, имеется возможность использования АГЭУ для работы электромобилей (фиг.6). 4. Наиболее оригинальным является вариант использования проверенного тысячелетиями жилого помещения кочевых народов - ЮРТЫ. В верхней части (шанырак) предлагается установить АГЭУ(фиг.7). Практическая реализация этого варианта позволит решить многие проблемы, в том числе и ставшей актуальной для Казахстана за последний период проблему временного электроснабжения населения пострадавшего от стихийных бедствий. Приведенные выше варианты не исчерпывают все возможности АГЭУ, но наглядно показывают перспективы ее использования. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Аэрогелиоустановка, содержащая генератор,концентратор с криволинейными направляющими стенками, образующими воздушные каналы и лопасти, отличающаяся тем, что содержит турбину в форме двух усеченных конусов с вертикальной осью вращения, на ведущий вал дискового генератора с постоянными магнитами дополнительно установлен электрогенератор. 2. Гелиоустановка по п.2, отличающаяся тем,что внутренний конус турбины в верхней и нижней частях закрыт круглыми плоскостями, через центр которых жестко крепится ведущий вал турбины, при этом, к нижней плоскости конуса по внешней части окружности установлены постоянные магниты дискового генератора. 3. Гелиоустановка по п.1, отличающаяся тем,что концентратор состоит из двух полых усеченных конусов, на внешней части которого расположены солнечные элементы.

МПК / Метки

МПК: F03D 3/04

Метки: олжа, аэрогелиоустановка

Код ссылки

<a href="http://kzpatents.com/8-28045-aerogelioustanovka-olzha.html" rel="bookmark" title="База патентов Казахстана">Аэрогелиоустановка &#8220;Олжа&#8221;</a>

Похожие патенты