В нашей стране немало людей занимается конструированием ветроагрегатов и, в связи с нехваткой и дороговизной углеводородного сырья, последних будет еще больше. Я предлагаю самодельщикам конструкцию поворотной насадки на роторный ветрогенератор, существенно повышающей его мощность и КПД.

Ford буквально на днях подписала первое в своём роде соглашение о партнёрстве с крайне удачно названной компанией Wind Energy Corporation и, как можно предположить, это первая небольшая рябь перед приходом волны массовых инсталляций ветрогенераторов в офисах и на заводах автогиганта. Вертикальные турбины нового дизайна несут на себе огромный логотип Ford, иллюстрируя великолепный пример брендинга и маркетинга, который предлагают для бизнеса микротурбины. До этого ветрогенераторы поставила у себя BMW.

Артту-Матти Иммонен является промышленным дизайнером, который красиво объединил ветровую турбину и солнечную батарею в одном устройстве.
 

Изобретение относится к ветроэнергетике, гидроэнергетике, а именно к ветродвигателям с осью вращения, перпендикулярной направлению ветра. Известен ветродвигатель ротор Савониуса [1] с вертикальной осью вращения и лопастями в виде полуцилиндров. Недостатком данного ветродвигателя является большая материалоемкость и низкий коэффициент полезного действия.

Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано в электромашиностроении. Ротор вертикально-осевой ветряной установки содержит ряд вращающихся вокруг вертикальной оси вертикальных лопастей и располагаемую в центре вращения ступицу, от которой радиально отходят закрытые в аэродинамические обтекатели силовые траверсы, к которым с чередованием прикреплены указанные лопасти по направлению вверх, образуя верхний ярус ротора, и по направлению вниз, образуя нижний ярус. Обтекатели, установленные на части или на всех траверсах, смонтированы из двух секций, выполненных в виде центробежных аэродинамических тормозов, а свободные концы лопастей покрыты концевыми обтекателями, выступающими за край профиля лопасти на величину от 0.5 до 1 максимальной толщины профиля.

Закончено производство опытного образца передвижной ветряной электростанции Оса 300-12. Устройство совместно с мачтой получило название "Тундра 350". 

 Многолопастные ветрогенераторы, как горизонтальные, так и вертикальные, особенно хороши при слабом ветре. В последнее время стали появляться эффективные вертикальные ветрогенераторы типа "паук", но у них почему-то 7 лопастей, а не 8 как ног у паука. 

Первые промышленные ВЭУ были сконструированы в Дании в 1890 году. Вертикально-осевые ВЭУ были изобретены позже горизонтально-осевых пропеллерных (ротор Савониуса - в 1929 г., ротор Дарье был запатентован во Франции в 1925 г. и в США в 1926 г.) [1]. До недавнего времени главным недостатком вертикально-осевых ветроэнергетических установок (ветрогенераторов) ошибочно считалась невозможность получить быстроходность больше единицы (для горизонтально-осевых пропеллерных ВЭУ быстроходность может быть больше пяти). К недостаткам также относили неравномерность крутящего момента, зависимость частоты вращения ветроколеса от скорости ветра и большую пусковую скорость ветра (около 15 м/с) [2].

Эти положения, верные только для тихоходных роторов с различным сопротивлением лопастей движению, привели к неправильным теоретическим выводам о малом коэффициенте использования энергии ветра (КИЭВ) у вертикально-осевых ветроэнергетических установок по сравнению с горизонтально-осевыми ветроустановками. В результате этот тип ветроэнергетических установок почти 40 лет вообще не разрабатывался. И только в 60-х – 70-х годах прошлого века сначала канадскими, а затем американскими и английскими специалистами было экспериментально доказано, что эти выводы неприменимы к роторам Дарье, использующим подъемную силу лопастей. Быстроходность этих роторов достигает 6:1 и выше, а коэффициент использования энергии ветра уже в настоящее время на уровне горизонтально-осевых пропеллерных ВЭУ [2]. Вместе с тем, эксплуатация горизонтально-осевых ветроустановок выявила ряд неучитываемых ранее недостатков. Например, горизонтально-осевые ветроэнергетические установки могут значительно уменьшать вырабатываемую электроэнергию при частой смене направления ветра [3]. При быстром изменении направления ветра, ветроколесо должно четко отслеживать эти изменения, но практически невозможно эффективно ориентировать ветроколесо при изменении направления ветра из-за запаздывания действия механизмов ориентации.

Ветроэнергетические установки с горизонтальной осью вращения обеспечивают стабильную мощность, снимаемую с ветроколеса, при скорости ветра не меньше номинальной. Однако практика использования автономных электростанций показывает, что реально вырабатываемая электроэнергия оказывается меньше расчетной, потери энергии могут достигать 50% [3]. Причиной этого является уменьшение мощности, а соответственно и энергии, передаваемой ветроколесом при изменении направления ветра даже при достаточной его скорости.

Предположительно древнейшие ветровые мельницы были распространены в Вавилоне, о чем свидетельствует кодекс царя Хаммурапи (около 1750 до н. э.). Описание органа, приводившегося в действие ветряной мельницей, — первое документальное свидетельство использования ветра для приведения механизма в действие. Оно принадлежит греческому изобретателю Герону Александрийскому, I век н. э. Персидские мельницы описываются в сообщениях мусульманских географов в IX в., отличаются от западных конструкцией с вертикальной осью вращения и перпендикулярно расположенными крыльями, лопатками или парусами. Персидская мельница имеет лопасти на роторе, расположенные аналогично лопаткам гребного колеса на пароходе и должна быть заключена в оболочку, закрывающую часть лопаток, иначе давление ветра на лопасти будет одинаковым со всех сторон и, так как паруса жестко связан с осью, мельница не будет вращаться.

Чаще всего современный ветрогенератор выглядит как пропеллер с горизонтальной осью вращения и тремя лопастями. Но работать такой агрегат начнет лишь при большой силе ветра. Кроме того, его непросто транспортировать и устанавливать. Да и орнитологи уверены, что такие агрегаты небезопасны для птиц, особенно в период сезонной миграции. Всех этих проблем нет у ветряков с вертикальной осью вращения, но их главный недостаток – небольшой КПД (менее 20%). И вот петербургский изобретатель Константин Туркин придумал ветротурбину с вертикальной осью вращения, КПД которой приближается к 60%.