HRP20230680A1 - Solarni okomiti etažni vjetro generator - Google Patents

Abstract

Solarni okomiti etažni vjetro generator služi da solarnu energiju dobivenu preko panela i kinetičku energiju vjetra pretvaraju u električnu energiju. Jednostavna okruglo-valjkasta konstrukcija daje stabilnost vjetro generatoru te mu omogućava povećanje gabarita u promjeru i visini kako bi se dobile velike snage. Preko lopatica zakreću centralnu osovinu koja se rotira u centru konstrukcije i svoju snagu prenosi na elektro generatore. Na ovaj način lopatice su zaštićene unutar rešetkastog valjka koji onemogućava da centrifugalna sila, u slučaju loma, izbaci lopaticu van tlocrta vjetro generatora. Također, postavljanjem mreže oko valjkaste konstrukcije sprečavamo ulazak ptica u sami vjetro generator. Iznad konstrukcije vjetro generatora postavlja se pravokutno krovište u pravcu juga na koju se postavljaju solarni paneli kako bi se povećala proizvodnja električne energije, a isto tako bi se zaštitio uređaj od raznih atmosferskih padalina. The solar vertical storey wind generator is used to convert solar energy obtained through the panels and the kinetic energy of the wind into electricity. The simple round-cylindrical structure gives stability to the wind generator and allows it to increase its dimensions in diameter and height in order to obtain high power. The blades rotate the central axis that rotates in the centre of the structure and transmits its power to the electric generators. In this way, the blades are protected inside a lattice roller that prevents centrifugal force, in the event of breakage, from throwing the blade out of the wind generator's floor plan. Also, by placing a net around the cylindrical structure, we prevent birds from entering the wind generator itself. A rectangular roof is placed above the wind generator structure in the south direction on which solar panels are placed in order to increase the production of electricity, and also to protect the device from various atmospheric precipitation.

Description

Područje tehnike

Izum se odnosi na uređaje za iskorištavanje kinetičke energije vjetra, najprije u mehaničku energiju, a zatim preko električnog generatora u električnu energiju. Prema međunarodnoj klasifikaciji patenata (MKP) izum pripada području F-strojarski razred T 03 D - Vjetrenjače, skupine F 03 D 3/06 - Radna kola, 5/06 gdje se lopatice okomito postavljene prema vjetru vrte, bez obzira na smjer vjetra, dok kućište, kojeg čine usmjerivači vjetra, povećava snagu vjetra, dio su konstrukcije i nose rotor sa lopaticama. Postavljeni solarni paneli dodatno proizvode električnu energiju.

Tehnički problem

Trenutno u svijetu prevladavaju vjetro generatori sa horizontalnom osovinom i krilnim lopaticama, koje zbog velike visine stupa, ima veliki moment loma i vrtnje lopatica koje se okreću u pravcu vjetra uz obavezu zaustavljanja brzine pri većim brzinama uz ekološke probleme, skupu montažu i održavanje nisu najsretnije rješenje.

Drugi osnovni tip vjetro generatora je sa vertikalnom osi vrtnje, sa različitim brojem i oblicima lopatica, koje se vrte oko vertikalnog stupa, gdje imamo relativno malo iskorištenje energije vjetra zbog djelovanja reakcijskih sila na lopatice.

Tehnički problem koji rješava ovaj izum odnosi se na konstrukciju vjetro generatora sa vertikalnom osi vrtnje koji preko usmjerivača usmjerava i povećava snagu vjetra na lopatice rotora uz smanjenje reakcijskih sila bez obzira na smjer vjetra.

Stanje tehnike

Danas su u primjeni dvije osnovne vrste vjetro generatora:

• vjetro generatori s horizontalnom osi vrtnje krilnih lopatica raznih oblika izvedbi

• vjetro generatori s vertikalnom osi vrtnje, s različitim brojem i oblicima lopatica koje se vrte oko vertikalnog stupa

Bit izuma

Bit izuma solarnog okomitog etažnog vjetro generatora sa vertikalnom osovinom je u samoj konstrukciji vjetro generatora i načinu iskorištavanja energije vjetra. Osim elektrogeneratora sa pripadajućom elektro opremom, koja ovisi o primjeni i veličini, vjetro generator ima dva osnovna djela:

1. Više etažnu konstrukciju, kao nosivi i vanjski dio vjetro generatora koji se sastoji od etažnih koncentričnih prstenova između kojih su, pod određenim kutem, montirani usmjerivači vjetra, koji usmjeruju vjetar uz venturi efekat na lopatice rotora, a isto tako imaju ulogu rešetkastog nosača na konstrukciji. Snagu vjetro generatora određuje promjer i visina vjetro generatora, odnosno broj etaža koje zbog svoje konstrukcije i samonosivosti omogućuje postizanje velikih visina uz jednostavnu montažu zbog modularnog tipa izrade samih etaža koje izrađujemo u dijelovima. Isto tako konstrukcija služi kao nosač osovine lopatica rotora pa značajno štedimo, jer nemamo masivni nosivi stup oko kojeg se vrte lopatice kao kod klasičnih vertikalnih vjetro generatora. Iznad vjetro generatora montira se krovište koje služi za postavljanje solarnih elektro panela, a isto tako služi za zaštitu uređaja od atmosferskih padalina.

2. Lopatice okreće snaga vjetra unutar konstrukcije čiji usmjerivači dodatno povećavaju snagu vjetra, kao i kut djelovanja vjetra koji se sa standardnih 90°povećava na oko 130° uz maksimalno smanjenje reakcijskih sila na rotor. Broj lopatica rotora može biti različit ovisno o veličini rotora kao i oblik lopatica koji može biti ravan, valjkasti sa prorezom, spiralni ili neki drugi oblik. Veličina lopatica ovisi o dimenzijama vjetro generatora, odnosno o željenoj snazi vjetro generatora tako da se mogu izrađivati vrlo visoki i široki vjetro generatori sa vertikalnom vlastitom osovinom također izrađenoj od modula koji se međusobno nastavljaju.

Kratki opis slika

Slika 1. prikazuje tlocrt solarnog okomitog etažnog vjetro generatora gdje "A" označava konstrukciju koja je rešetkasta, okruglog oblika, te omogućava nosivost okomitog etažnog vjetro generatora u čijem centru je postavljen rotor na kojem se nalaze lopatice sa procjepom ili nekim drugim oblikom lopatica. Usmjerivači vjetra "B" su sastavni dio konstrukcije koji nose gornji rešetkasti okrugli prsten, a u naravi su ravni paneli koji usmjeruju vjetar tangencijalno prema lopaticama. Ista tako povećavaju snagu vjetra zbog suženja usmjerivača. Na rotirajućem dijelu nalazi se određeni broj "C" lopatica u koji udara vjetar čija rezultanta izaziva okretanje lopatice.

Slika 2. prikazuje dijagram sila koji se javljaju na lopatici gdje je Fo otporna sila lopatice, dok je Fu uzgonska sila vjetra što nam daje rezultirajuću silu okretanja Fr. Prikloni kut između pravca vjetra i profila lopatice označen je sa α.

Detaljan opis izvedbe i funkcioniranja izuma

Rješenje solarnog okomitog etažnog vjetro generatora iskazano je kroz oblik izvedbe više etažne okrugle konstrukcije modularnog tipa koji usmjerava vjetar bez obzira iz kojeg pravca dolazi, preko usmjerivača na lopatice koje rotiraju unutar konstrukcije. Na vrhu okrugle konstrukcije montirano je pravokutno krovište nagnuto u smjeru juga koje služi za postavljanje solarnih panela i zaštitu vjetro generatora od utjecaja raznih atmosferskih padalina. S time povećavamo trajnost uređaja kao i povećanu proizvodnju električne energije.

Snaga vjetra, bez obzira iz kojeg smjera dolazi, prolaskom kroz usmjerivače, tangencijalno djeluje na lopatice koje se rotiraju i prenose silu na centralnu osovinu sa kojih se pomoću određenih mehanizama spajaju elektro generatori. S njih se dobivena struja preko pretvarača upućuje u električnu mrežu, odnosno do krajnog potrošača.

Snaga ovog tipa vjetro generatora značajno se umnožava povećanjem promjera i dodavanjem etaža u visinu. S time možemo dobiti velike snage na relativnoj maloj površini.

Kod ovoga tipa bitno je naglasiti veliku sigurnost. Lopatice, koje se vrte unutar nosive okrugle konstrukcije, centrifugalna sila ih ne može izbaciti van tlocrta vjetro generatora u slučaju loma. Isto tako, postavljanjem mreža oko vanjskog okruglog plašta jednostavno štitimo ulete ptica u lopatice, između usmjerivača vjetra.

Primjena izuma

U samom nazivu izuma opisana je i primjena iz koje se vidi da solarni okomit etažni vjetro generator služi za proizvodnju električne energije, i to iz energije sunca i energija vjetra. Na ovaj način u jednom uređaju, na istoj površini, dobivamo više električne energije uz bolje iskorištenje nižu cijenu izgradnje bez da radimo dva odvojena proizvoda sa svim potrebnim priključcima. Dobivena energija može se davati u mrežu elektro distributera ili se koristi za vlastite potrebe.

Claims (1)

1. Solarni okomiti etažni vjetro generator, naznačen time, je modularna izvedba koja pomoću energije sunca i kinetičke energije vjetra proizvodi električnu energiju pomoću solarnih panela, elektro generatora, pretvarača i ostalih uređaja. Dobivena energija predaje se krajnom potrošaču na korištenje.

Solarni okomiti etažni vjetro generator, ovisno o veličini, postavlja se na pripremljeno samostalno postolje ili na već izgrađeni objekat kako bi postigao najbolje iskorištenje sunca i vjetra.

Na slici 1. prikazanje tlocrt solarnog okomitog etažnog vjetro generatora, naznačen time, gdje "A" označava nosivu konstrukciju, koja može biti više etažna, okruglog rešetkastog je oblika i daje stabilnost uređaju. Visinu etaže određuju okomiti usmjerivači vjetra, označeni slovom "B", koji su sastavni dio konstrukcije. Oni ujedno nose gornji rešetkasti okrugli prsten, a u naravi su ravni paneli postavljeni pod kutom na smjer vjetra i time ga tangencijalno usmjeravaju na lopatice uz povećanje snage vjetra zbog suženja usmjerivača.

U sredini konstrukcije nalazi se rotirajući dio na kojem su postavljene lopatice sa procjepom, označene slovom "C", ili nekog drugog oblika. Na njih djeluje snaga vjetra koja izaziva rotaciju, čije se snaga prenosi na elektro generator.

Na vrhu konstrukcije, naznačen time, montira se pravokutno krovište nagnuto u smjeru juga, koje služi za postavljanje solarnih panela i zaštitu vjetro generatora od utjecaja raznih atmosferskih padaline. Time povećavamo trajnost uređaja kao i povećanje proizvodnje električne energije.