Сайт малая энергетика Розин М.Н. Будяк Д.В.


Украина

Минск - это не договор, а акт о капитуляции

Какая идеология склеит Украину

Безвиз, Киевская Русь и украинский этнос

Украина не станет аграрной державой. Чипореволюция.

Как выдать пенсии пенсионерам на Донбассе?

Мифы украинской энергореформы

Тревожное будущее с/х Украины

Дефицит бюджета Украины 35 - 74 %

Импотентность украинского государства и общества

Как утеплить жилище? 87 предложений

Крах сельского хозяйства

87 предложений по утеплению квартиры

Главная

Пара слов об авторе

Что такое киловатт-час?

Потребление энергии в частном доме

Правда жизни: без топлива - никак

Возможен ли вечный двигатель?

Как искать патенты

Энергия ветра

Самодельный генератор на постоянных магнитах

Самодельный ветряк с лопастями из шпона

Статья о древесных гранулах и сравнении их с другими видами топлива

Самодельная ветроустановка с вертикальной осью вращения

Самодельный трех лопастный ветряк с автомобильным генератором переделанным на постоянные магниты

Самодельный автоматический котел на древесных гранулах

Самодельный ветряк с лопастями из алюминиевой трубы с самодельным генератором

Самодельный тихоходный ветряк

Схема электрическая тихоходного ветряка

Самодельный ветряк с самодельным генератором

Ветряк в сельском доме - опыт и раздумья

Книги, архивы метеоданных

Наш ветряк с задней ступицей от ВАЗ-2109, доклад, авг 2012, pdf

Наш ветряк - доклад, фотографии и смета (zip)

Возобновляемая энергетика на Родосе

Теория идеального ветряка или в чем ошибка Владимира Сидорова

Знак вопроса

Перевод инструкции к программе Profili

Быть или не быть?

Ветрогирлянды

Что такое число Рейнольдса?

Теория паруса

Теория идеального ветряка

Расчет лопастей ветряка

Старинный ветряк, сохранившийся в курском областном музее.

Вопросы по расчету лопастей

Расчет минимального ветра, необходимого для страгивания ветряка

Концентраторы ветрового потока

Ветровая энергия для дома

Оптимальный угол атаки в ветряке

Винт-турбина

Поляры плоской пластины и желобков, а также GOE417A

Как изготовить деревянные лопасти для ветряка

Программа для трансформации профилей

Идеальный коэффициент использования энергии ветра.

Г. X . САБИНИН ТЕОРИЯ ИДЕАЛЬНОГО ВЕТРЯКА

Программа для расчета потерь напора

Парашютный ветряк

Энергия воды

Энергия равнинных рек - что ждать?

Самодельная мини гидроэлектростанция Кимкетовых

Принцип работы гидротарана и расчетные формулы.

Статья из довоенной технической энциклопедии про гидротаран.

Самодельная микро ГЭС. Часть 1. Напорная установка

Теория и расчет напорной микро ГЭС

Теория и расчет пропеллерной проточной микро ГЭС

Турбина Пельтона. Физика работы и основные формулы.

Энергия Солнца

Несколько слов об энергии Солнца

Возобновляемая энергетика на Родосе

Электрооборудование

Сложности при изучении магнетизма.

Как измерить характеристики неизвестного магнита?

Расчет магнитного поля в железе генератора.

Расчет бандажа для постоянных магнитов

Электрогенераторы ВИНДЭК для ветряков и микро ГЭС

Электрические характеристики велосипедного генератора

Электрические характеристики генератора Г303В

Определение внутреннего сопротивлениия генератора

Устройство автомобильных генераторов

Книги и ссылки

Авторское право

Карта сайта

__________

 

 

 


>>Ветроэнергетика

Ерохин Владимир Викторович - математик из Тореза
Уникальное открытие. Ерохин В.В. из Тореза нашёл продольную силу в магнетизме Подробнее

 

Доклад на 6 Международной научно-практической конференции
«Возобновляемая и малая энергетика»
г. Москва 10 июня 2009 г.

Парашютный ветряк  

 

В настоящее время промышленные ветряки выпускаются в подавляющем большинстве пропеллерного типа. Небольшая доля рынка принадлежит ветрякам типа Дарье. Остальные типы ветряков по разным причинам в настоящее время использовать экономически неоправданно. Среди неиспользуемых типов находятся и парусные ветряки. Их недостатки – малый КПД и сложность управления парусом – не оставляли для них перспектив практического применения. Значительное удешевление промышленной автоматики в последние годы, и создание современных долговечных материалов, пригодных для изготовления парусов, открывают возможность применения парусных ветряков в современных промышленных ветроустановках.

 

Принцип работы парусного ветряка.

 

На вал генератора намотан трос, соединенный с парусом. Парус, увлекаемый ветром, разматывает трос и заставляет вращаться вал генератора. Когда выбрана вся длина троса, парус переводится в положение минимального аэродинамического сопротивления и подтягивается назад с помощью генератора, работающего в режиме электродвигателя.

 

Рис. 1 Принцип работы парашютного ветрякка

 

Сила, действующая на парус равна:

 

где:

            Fxсила сопротивления;

            cx – коэффициент лобового сопротивления (для вогнутых поверхностей cx = 1,3);

            ρ – плотность воздуха (1,25 кг/м3);

            S – площадь паруса;

            Vr – относительная скорость (скорость набегания потока на парус).

 

Максимальную мощность, как показывает анализ, можно получить от паруса, который движется со скоростью равной 1/3 скорости ветра. При этом скорость набегания равна 2/3 скорости ветра. Коэффициент использования энергии ветра в такой установке может достигать максимальной величины

 

 

Для парашюта, имеющего Cx = 1,3, КИЭВ (коэффициент использования энергии ветра) равен 0,19. У ветряков пропеллерного типа КИЭВ достигает 0,43. Некоторое время требуется на возврат паруса в исходную точку. Возвращать парус в исходное положение можно, подтягивая его за верхний край к генератору, отпустив стропы, прикрепленные к нижнему краю паруса. Парашют при этом плоским полотнищем увлекается за канатом и имеет малое аэродинамическое сопротивление. При скорости возврата,  равной трехкратной скорости ветра, суммарный КИЭВ полного цикла будет около  0,15, в три раза меньше, чем у пропеллерного ветряка. Чтобы обеспечить подъем парашюта в воздух достаточно внутрь парашюта поместить геливый шар имеющий диаметр примерно в два раза меньше, чем у парашюта. Применение гелиевого шара позволит предотвратить спутывание строп при малой скорости ветра и при обратном ходе парашюта.

 

Рис. 2 Силы, действующие на паршютный ветряк диаметром 10,4 м

 

Сравнительная характеристика парусного и пропеллерного ветряков

 

С ростом высоты растет сила ветра, поэтому мачту для ветряка стараются применять возможно выше. Рост силы ветра с высотой приблизительно описывается экспоненциальной зависимостью:

 

 

h2/h1

V2/V1

N2/N1

 

 

 

2

1,15

1,52

3

1,25

1,93

4

1,32

2,30

5

1,38

2,63

6

1,43

2,93

7

1,48

3,21

8

1,52

3,48

9

1,55

3,74

10

1,58

3,98

 

Двукратное увеличение высоты мачты дает увеличение мощности за счет увеличения скорости ветра в полтора раза. Но стоимость мачты растет примерно пропорционально кубу высоты. Поэтому двукратное увеличение высоты башни вызывает восьмикратное увеличение ее стоимости.

 

С ростом высоты растет и продолжительность (повторяемость) ветра. На 10 – 20 метровой высоте повторяемость энергетически полезного ветра составляет 25 – 30% в условиях средней полосы России. На 200 метровой высоте повторяемость ветра достигает своего максимума и составляет 80 – 98%. С учетом увеличения длительности работы ветряка, можно считать в первом приближении, что суммарная годовая выработка энергии растет пропорционально высоте расположения ротора ветроустановки. Если стоимость мачты составляет значительную долю в общей стоимости ветроустановки, то дальнейшее увеличение высоты мачты становится нерентабельным. На практике стоимость мачты составляет 25 – 50% стоимости установки.  Для ветряков диаметром 10 метров применяют мачты 15 – 30 метров стоимостью 100 тыс. – 1 млн. руб. Для ветряков диаметром 30 – 100 метров высота башни примерно равна диаметру ветряка. Стоимость стометровой башни –  около 40 миллионов рублей.

 

Для парусной ветроустановки увеличение высоты влечет за собой увеличение длины троса и не является столь критическим обстоятельством, как для пропеллерного ветряка, размещаемого на мачте или башне.

 

Если сравнить между собой ветряк, имеющий диаметр ротора 10 метров на 18 метровой мачте, и парашют Д6, имеющий диаметр 10,4 метра, то на высоте 200 метров энергия ветра увеличится примерно в 11 раз, поэтому парашют, работающий на высоте 200 метров, с учетом более низкого КИЭВ, будет давать энергии в 4 раза больше, чем пропеллерный ветряк диаметром 10 метров на стандартной мачте. Т.е. парашютный ветряк диаметром 10 метров эквивалентен пропеллерному ветряку диаметром 20 метров.

 

                         

Рис. 3 Парашют 10,4 м и ветряк 10,5 метров.

 

Для парусной ветроустановки диаметром 10 метров, работающей в средней полосе России со слабыми ветрами, можно ограничиться мощностью генератора в 18 кВт. Для такой мощности будет достаточен капроновый канат диаметром 10 мм. 500 метров такого каната весят 25 кг. Парашют Д6 весит 11,5 кг. Сила, с которой ветер воздействует на парашют при 3 м/с, составляет 28 кгс., что достаточно для подъема парашюта с земли с последующим набором высоты даже без применения гелиевого шара. При рабочей скорости 10 м/с сила, воздействующая на парашют, будет уже 1600 кгс и вес каната и парашюта не будет сказываться на работе установки.

 

 

 

 

Парашютный ветряк

 

Рис.4 Парашютный ветряк из двух парашютов Д-6

 

 

 

 

Рис.5 Ассортимент гелиевых шаров, предлагаемых к продаже в России

 

Парусный ветряк имеет преимущество по скорости вращения генератора перед пропеллерным ветряком. Пропеллерный ветряк диаметром 10 метров делает около 100 об/мин, что требует применения мультипликатора или сверхтихоходного, дорогого генератора. Парусный 10 метровый ветряк обеспечивает частоту вращения генератора около 1000 об/мин, что позволяет применять более дешевый серийно выпускаемый генератор.

 

Еще одним преимуществом парусного ветряка будет его низкий уровень шума.

 

Выработка энергии 10 метрового пропеллерного ветряка в средней полосе России составляет 20 МВт*часов в год при стоимости ветряка в 1 600 000 руб. Если считать стоимость электроэнергии по цене покупки из внешней электросети для нужд собственного производства, срок окупаемости ветряка составит 30 лет. Приобретение такого ветряка с целью выработки и продажи электроэнергии во внешнюю сеть вообще не имеет смысла, поскольку цена поставки электроэнергии в сеть намного меньше цены получения энергии из сети.

 

Экономические показатели парусного ветряка намного привлекательнее. Парашютный 10 метровый ветряк даст выработку электроэнергии в 80 МВт*часов в год при стоимости всей ветроустановки порядка 470 тыс. руб. Парусному ветряку диаметром 10 метров потребуется генератор на 18 киловатт стоимостью около 70 000 руб., парашют стоимостью 25 000 руб., полиамидный канат диаметром 10 мм длиной 500 метров стоимостью 12 000 руб. (Помимо полиамидных канатов существуют кевларовые канаты. Они прочнее и легче капроновых в два раза, но стоят в десять раз дороже.) Сколько будет стоить система управления парашютом и всей установкой в целом сейчас невозможно сказать. Но даже при ее стоимости в 1 миллион рублей парусный ветряк будет в 4 раза эффективнее пропеллерного. Невозможно спрогнозировать заранее срок службы парашюта и канатов. Чтобы парашютный ветряк был экономически целесообразен для нужд собственного производства, нужно, чтобы срок службы паруса и каната превышал 3 месяца. Срок службы парусов на яхтах составляет порядка года, поэтому этот показатель выглядит вполне достижимым. У парашютного ветряка велики эксплутационные расходы. Гелий имеет свойство улетучиваться сквозь микропоры оболочки шара. Будут изнашиваться канаты и полотнища паруса. Очень грубо сравнительный анализ эффективности пропеллерного и парашютного ветряков дает следующие цифры:

 

Рис.6 Сравнительный расчет экономической эффективности парашютного и пропеллерного ветряков.

 

В армии используются парашюты для десантирования бронетанковой техники диаметром 21 метр. В парашютной системе используется до 12 таких парашютов одновременно. На основе стандартной системы возможно создать ветроустановку с площадью парашютов в 4200 кв.метров, которая по выработке энергии будет эквивалентна пропеллерному ветряку диаметром примерно 40 метров. Эксплутационные расходы такой установки будут значительно меньше. Потому что с ростом размера гелиевого шара уменьшается относительная утечка гелия через оболочку. Поддерживающий гелиевый аэростат не обязательно делать в виде шара. Его можно выполнить и в виде тора, либо половины тора, либо другой объемной фигуры, обеспечивающее постоянносе раскрытие полотнища парашютной системы.

 

Справочные данные к докладу:

 

Согласно данным Шурхала В. В. :

Высота м

Скорость ветра м/с

Повторяемость %

 

 

 

12

2 - 18

13 - 26

50

4 - 6

43 - 77

100

9 - 11

44 - 85

200

12 - 24

81 - 98

300

14 - 30

81 - 98

500

18 - 36

82 - 98

 

Стоимость ветряков

 

Ветряк 2 МВт, на скорости 11,5 м/с        2 500 000 €

Лопасти диаметром                         80 метров       450 000€         18% стоимости ветряка

Башня высотой                     100 метров     825 000 €        33%

Мультипликатор                                          50 000 €          14 %

Преобразователь                                          150 000 €        6 %

 

Парашют Д6 серия 4

Диаметр                     10,4 м2

Площадь                    83 м2

Масса                         11,5 кг

Срок службы             20 лет

Ресурс                        80 применений при общей массе 140 кг.

 

Для десантирования бронетанковой техники используются парашютные системы, состоящие из нескольких парашютов (до 12) при площади 350 кв. метров каждый. Диаметр парашютов 21 метр.

 

Цены ВИЭСХ на мачты

6 м      26 000 руб.

8м       47 000 руб.

10,5 м 80 000 руб.

12 м    115 000 руб.

30 м    46 000 $ плюс28 000 $ переход

 

Ветряк                      Радуга-R10-8            Радуга-R10-16                      Радуга-R10-24

Диаметр                     10м                             10м                                         10м

Мощность                  8 кВт                          16 кВт                                    24 кВт

Класс и средне-        3 класс                       2 класс                                   1 класс

годовая скорость       менее 4,5 м/с             4,5 – 8 м/с                              более 8 м/с

Расчетная скорость   10,3 м/с                      12,4 м/с                                  14,2 м/с

Башня                         9,5 и 17,5 метров

Стоимость                                                    1 580 000 руб.

Годовая выработка   менее 20 МВт*час    20 – 70 МВт*час                   более 70 МВт*час

Средняя мощность   менее 2,3 кВт            2,3 – 8 кВт                             более 8 кВт

 

Полиамид

плотность 1,14 кг/дм3 

 

 

Розин М.Н.

10 июня 2009 г.

 

Украина

Минск - это не договор, а акт о капитуляции

Какая идеология склеит Украину

Безвиз, Киевская Русь и украинский этнос

Украина не станет аграрной державой. Чипореволюция.

Как выдать пенсии пенсионерам на Донбассе?

Мифы украинской энергореформы

Тревожное будущее с/х Украины

Дефицит бюджета Украины 35 - 74 %

Импотентность украинского государства и общества

Как утеплить жилище? 87 предложений

Аккумулирование

Аккумулирование и локальные энергосети

Электроэнергия из теплоаккумулятора

Газовые аккумуляторы

Энергия смешивания воздуха с водой

Энергия из воздуха: список ссылок и патентов"

Моя модель энергетической башни (видео)

Дождливые башни - не всё так страшно

Дождливая башня превращается в ледянящую

Электричество из тепла

Правда жизни: без топлива - никак

Промышленно выпускавшиеся двигатели Стирлинга

Двигатель стирлинга мощностью 44 вт

Моя программа расчёта Стирлинга

Книга Уолкера по двигателям Стирлинга

Расчёт криокулера с циклом Стирлинга (djvu)

Модельный Стирлинг из пробирки

Ищем активные сообщества по Стирлингам

Как сделать маленькую паровую машину, 1913 год

Как сделать мощную паровую машину, 1913 год

Мощные промышленные паровые машины Spilling, pdf

Термоэлектричество

Теория вихревых турбомашин, tif

Сайт Дубинина В.С.

ДВС

Вода в бензине - из истории вопроса

Взрыв пыли - к вопросу о твёрдотопливном ДВС

Проектируем свой Стирлинг

Заглавная страница проекта Стирлинга

Про уплотнения из графита

Отчёт о состоянии проекта – июнь 2015

Техническая концепия системы

Экономическая концепия проекта

Водород в двигателе Стирлинга

Журнал изменений проекта

Ищем активные сообщества по Стирлингам

Моя программа расчёта Стирлинга

Самодельные топливные элементы

Топливные элементы с прямым окислением угля (DCFC)

Оригинальная статья автора изобретения (1896 год) в Русском переводе

Опыты фирмы SARA

Обзор зарубежных публикаций

Мои опыты по DCFC в 2005 г.

Состояние работ на сентябрь 2010 года

Лабораторная работа N1 (Open Office)

Дневники некоторых опытов

Методичка по изготовлению уголька(Open Office)

Программы для управления экспериментом

Программирование

Программы для опытов по DCFC/УТЭ

Введение в Common Lisp для профессионалов Delphi/SQL

Мой старый .emacs (utf-8)

Примеры метапрограммирования в программе Mathematica

__________


К началу страницы