Патентована българска технология РОТОДЖЕТ

Вертикално осева турбина с реактивни лопати (РОТОДЖЕТ)

С наименованието РОТОДЖЕТ обозначачаваме новоизобретените реактивни вятърни и водни турбини за свободно водно течение.

Неприродосъбразността на познатите ни ВЕЦ е известна. Те заблатяват реките и унищожават аеробния живот в тях, осушават речните корита и опустиняват обширни площи с плодородни земи с всички неблагоприятни последствия за речните и околоречните екосистеми, а получената от тях енергия често е по-скъпа от тази от понтонните ВЕЦ, които са  далеч по-природосъобразнил Понтонните ВЕЦ избягват всички гореизброени недостатъци, а освен това и са и с по-ниски капиталови и експлоатационни разходи. Те използват реактивни хидрокинетични и/или реактивни водовъртежни турбини по новата българска технология "Ротоджет" .

Изобретените нов клас турбини, наречени реактивни турбини, се въртят не само заради разликата в налягането на флуида пред и зад лопатите, но и поради формирането на реактивна струя в периферията на лопатите, която създава реактивна сила, подпомагаща въртенето. Тази сила е за сметка на натиска на флуида върху фронталните стени на лопатите. Част от този натиск се  пренасочва за полезно въртене лопатите. Освен от натиска, периферните реактивни струи се формират и от центробежно изхвърляния флуид при въртенeто, който се пренасочва в периферни реактивни струи. Особеността на използваната центробежна сила за подпомагане на въртеното е фактът, че  тази сила не е класическа Нютонова сила, а е наричана от някои физици "феноменална",  защото тя съществува не само при ускоряващо се въртене (с положително ъглово ускорение), но и при равномерно въртене (с нулево ъглово ускорение), както и при забавящо се въртене (с отрицателно ъглово ускорение).

Накратко - центробежната сила винаги косвено подпомага  въртеното на турбината, независимо как тя се върти. Именно поради това, новоизобретеният нов клас турбини са значително по-ефективни от всички известни вятърни и хидрокинетични турбини. Това означава, че те в по-висока степен трансформират флуидната кинетична енергия в полезна такава. Анализът на генерираната електричаска мощност показа, че тя се увеличава повече за сметка на увеличения въртящ момент на ротора, и по-малко от повишаването на оборотите. Казаното, приведено към електрически величини, е приблизително равнозначно на увличение на силата на генерирания електрически ток, в по-голяма степен, в сравннеие с нарастването на напрежението. Това е известно от динамиката на електрическите машини, при която напрежението на електрогенератор, независимо дали е ротационен или линеен, расте със честотота на пресичане на силовите линии на електрическите, магнитните и електромагнитните полета. Но когато електрическият товар се увеличава, тогава е необходим много по-голям въртящ момент на вала на електрогенератора. Силата на електрическия ток се увеличава пприблизително пропорционално с ръста на механичния въртящ момент. Но при слаб вятър, например, хоризонтално-осевите конвенционални турбини не могат да самостартират, дори и електрическият товар да е малък, защото механичното съпротивление при старта е голямо и минималният въртящ момент на вала на турбината не е достатъчен тя да се върти под товар. Трудният самостарт на хоризонтално-осевите конвенционални турбини прави практически неоползотворена енергията на вятъра при скорости под 3-4 метра в секунда. Също така ветроенергията е неефективно оползотворена от конвенционалните хоризонтално-осеви турбини и при средни ветроскорости, когато турбините, макар че се въртят, коефициентът й на полезно действие е нисък, поради ниския им въртящ момент.

За съжаление  преобладаващите ветроскрости на нашата територия (и не само у нас) са ниски до средни и затова конвенционалните вятърни турбини не са ефективни на голяма част от нашата териотория. Това постявя и редица енергосистемни проблеми, поради невъзможността за по-равномерно териториално разпределение на ветро-електрогенерацията с нереактивни турбини. Този съществен недостатък на нереактивните турбини е напълно преодолян при реактивните. Мощността на реактивните турбини е сравнително много по-голяма (до 3 пъти) при по-ниски обороти на лопатите, поради значително увеличения въртящ момент.  А това е благоприятно за вятърните турбини (например по-нисък шум). Също и за хидрокинетичните турбини е по-благоприятно - например по-ниски нива на кавитацията или пълното й избягване.  Сравнение на работещи конвенционална и реактивна турбина вижте на това видео: http://www.youtube.com/watch?v=ghp-7MqUyhs

Повече вижте на "Българин изобрети реактивна турбина" www.monitor.bg/article?id=240907

Реактивна водовъртежна турбина във водовъртежен ВЕЦ

3D роторите

Конвенционалните 2D ротори на вятърните турбини улавят кинетичната енергия на вятъра, който минава само през един кръг, описван от въртенето на лопатите им и зад тях вятърът се разпръсква в широк периметър. 3D роторите улавят енергията на вятъра от множество напречни кръгове, благодарение на наклонените им лопати, които при въртенето си описват пресечен конус, в който много по-голяма част от кинетичната ветро-енергия се оползотворява и зад него вятърът се разпръсква в малък периметър.

Поради тези особености, 3D роторите са много по-интезивни преобразователи на ветроенергията, защото, при един и същ външен диаметър с 2D роторите, едновременно могат да генерират повече еленергия и същевременно да турбулизират изходящия ветропоток зад тях в по-малък периметър.  А последното е важно за компактното разположение на множество турбини с 3D ротори на една територия, в сравнение с много по-малък брой турбини с 2D ротори на същата площ. По-компактните, но по-производителни 3D ротори, са с по-ниска инвестиционна цена за произвеждана единица енергия, поради което себестойността на електричеството от тях е значително по-ниска.

Хоризонтално осева вятърна турбина с 3D ротор, състоящ се от наклонени диагонални лопати

Радикално ново техническо решение са 3D роторите на новоизобретените реактивни вятърни турбини. Те се въртят и от допълнителна въртяща сила - именно реактивната. Такава не използват известните пропелерни и вертикално-осеви турбини. Благодарение на реактивната допълнителна въртяща сила и виртуалният дифузорен ефект на реактивните пропелерни лопати, реактивните турбини са много по-ефективни. Те работят при ниски ветроскорости в турбулентна среда, както и при много силни ветрове. Нискошумни са и не застрашават птиците, защото роторите им изглеждат като твърдо тяло при въртетено си и са естетически приемливи. Реактивните турбини, без да са по-скъпи от конвенционалните, са многократно по-ефективни при ниски ветроскорости. Те самостартират и генерират при много по-ниски ветроскорости, в сравнение с познатите ветрогенератори.  Затова те функционират много по-дълго време в рамките на една година и съответно произвеждат много повече електричество, в сравнение с останалите турбини от същия клас. 

Торнадо хоризонтално осева турбина с 3D ротор започва да генерира електричество при ултра ниска ветроскорст 0.6 m/s. Вижте видеокилипове на работещи прототипи тук.

Предтурбинен ветроускорител

Снимките показват различни форми на ветроускорители. Те са приложими и пред някои видове хидрокинетични реактивни турбини.

На видеото вижте изпитание на предтурбинен ветроускорител : www.youtube.com/watch?v=CA1GqW1HJL4&feature=channel_video_title

Новоизобретена водовъртежна електроцентрала

Известно е, че в природата водата образува водовъртежи, поради въртенето на земята. Енергията от водовъртежите се използва във водовъртежни електроцентрали, за да произвежда електричество. Известните водовъртежни ВЕЦ използват геодезичен воден пад, за да се поддържа непрекъснатото въртеливо движение на водата. Новоизобретеният  водовъртежен басейн не се нуждае от геодезичен воден пад. Той се разполага напрово в течаща вода, без да е необходимо да се извежда вода по-ниско от дъното на течението. Благодарение на новата конструкция на водовъртежния басейн, в долния му край се осигурява понижено налягане, което засмуква водата от въдовъртежа м басейна и така се постига ефекта от геодезичен воден пад, без да има такъв.

Турбина, в така описания енергизиращ водовъртежен басейн, произвежда няколко пъти повече енергия от хидрокинетична турбина, обработваща същото количество вода в линейно водно течение. Това се получава за сметка на естественото въртене на водата във водовъртежния басейн и за сметка на имплозивния ефекти на водовъргетжа, известен от приложенията на Виктор Шаубергер. Турбината в окото на водовъртежа може да бъде реактивана или безлопатъчна Тесла турбина, както и друга машина, ефективно преобразуваща кинетичната и потенциалната енергия на въртящата се вода.

Вижте видо на енергизиращ водовъртежен басейн в действие на http://www.youtube.com/watch?v=bg58-yFbFCc&feature=channel_video_title

Съгласно Евродирективите, голяма част от енергийните нужди на сградите следва да се захранват от възобновяеми енергийни източници (ВЕИ). За нашите условия е удачно да се използва не само светлината, но и топлината на слънцето. В Испания, например, е задължително енергоконсумацията на сградите да е задоволена на 80% от ВЕИ. Там ние приложихме собствена разработка в тази сфера.
Принципът й на работа вижте на този видеоклип, показващ един действащ модел: http://www.youtube.com/watch?v=gwWwLmiasLg&feature=channel_video_title.

Друг наш нов патент за ВЕИ енергозахранване на сгради може да видите и изтеглите на: http://b2b.bg/65691.pdf

Най-високите субсидии – 90% са по Програмата „Конкурентоспособност” и те не са задължително обвързани с терени и покриви. За тази възможност вижте на предприемаческия Интернет портал http://b2b.bg/indexbg.html

Новоизобретен електрически реактивен воден движител, монтиран на катамаран с допълнителна функция на хидрокинетична понтонна ВЕЦ.

Благодарение на новоизобретеното реактивно водно колело, базирано на технологията РОТОДЖЕТ, се постига висока ефективност, както при моторно движение, така и в хидрокинетичен режим на електрогенерация за зареждане на батериите, за сметка на енергията на водното течение.

Вижте видео на : www.youtube.com/watch?v=i6r3G2wDFoo&feature=channel_video_title

Новоизобретените вертикално-осеви и хоризонтално-осеви реактивни вятърни турбини работят ефективно самостоятелно при слаби и средно силни ветрове. Без да се увеличава тяхната единична мощност електрпроизводството им нараства, благодарение на новоизобретените конструкции ветроускорители, които се поставят под ротора на турбините. На самите ветроускорители има възможност да се монтират фотоволтаични панели и да се получи хибридна ветро-фотоволтаична система. Тя има предимството, че произвежда по-равномерни и по-големи количества електричество ежедневно и сезонно, в сравнение с отделни фотоволтаични и вятърни системи. А вместо конвенционалните фотоволтаици на ветроускорителите могат да се монтират когенерационни панели. Те, освен електричество, произвеждат и топлина. Вятърните турбини (реактивни или не), с или без фотоволтаици на ветроускорителите са много по-ефективни, защото ветроускорителите са стационарни евтини нескъпи съоръжения, които не оскъпяват значимо вятърните турбини.

Новопатентована реактивна хоризонтално-осева вятърна турбина вижте на: www.youtube.com/watch#!v=OwkLKdPuJAY&feature=channel

Вижте работата във воден поток на новоизобретена аксиално-поточна хидрокинетична турбина с многоканален 3D ротор с разширяващи се канали за увеличаващ мощността й дифузорен ефект на    www.youtube.com/watch?v=sFv6zkfXDb4

Вижте 9 турбинен модул на хидрокинетична речна ферма www.youtube.com/watch#!v=Nqe5DCZ4SRk&feature=channel . Всеки модул има общ мултипликатор на оборотите и общ eлектрогенератор. Няма маслонапълнeни части и е напълно природосъобразен. Евтин е за производство и за поддръжка. Произвежда електричество с ниска себестойност.

На това видео: www.youtube.com/watch#!v=-PX0wGi3Oag&feature=channel е показана хибридна понтонна електроцентрала с вертикални реактивни хидрокинетични и вятърни турбини. Тя е широко приложима при речни и канални бавни течения, защото новопатентованите кухи роторни лопати формират реактивни струи в изходящия им ръб, което значително увеличава тяхната ефективност и им позволява висока призводителност при ниски скорости на водните и ветровите потоци. А вертикалното положение на лопатите гарантира тяхното непрекъснато въртене, независимо от посоката на водното и вятърното течение. Бавното въртене на лопатите не е пречка, нито за подводните обитатели, нито за птиците. Електроцентралата не може да змърсява околната среда, защото в нейните отделни елементи няма маслонапълнени части или такива с други флуидни замърсители.

Хидрокинетичните турбини са аналогични на вятърните, само че под водата при нейното свободно течение в реки, канали, морски и океански течения, приливи и отливи. Цялото развитие на модерните пропелерни вятърни турбини е основано на теорията и практиката на самолетните витла. Тяхното широко приложение при самолетите бе през първата половина на миналия век. Главна причина за отказ от използване на пропелери за самолетни двигатели, през втората половина на миналия век и досега е, че те са крайно неефективни при скорости на самолетите от порядъка на 400-500 км. в час и по-високи, особено на по-големи височини. Това се дължи на факта, че при много високи обороти самолетните витла се въртят с много високи скорости, при което се променят рязко аеродинамичните условия, за които те са проектирани и затова стана неизбежна замяната на витловата тяга при самолетите с реактивна тяга .

Пропелерите (витлата, лопатите) на модерните вятърни турбини още в края на миналия век достигнаха до същия нерешим проблем, поради високата скорост на въртене на периферните краища на лопатите им, при която те стават значително неефективни. На практика всички съвременни ветротурбини от мегаватовия клас имат този проблем, поради което около една четвърт (периферната) от дължината на лопатите им е неефективна. Роторните лопати се въртят поради разликата в налягането от двете им страни. Но при това въртене непрекъснато преминава флуид (през страничните ръбове и периферния края на лопатата) от страната на повишеното налягане към обратната страна с понижено налягане.  Това  води до големи загуби на енергия (индуктивни загуби), особено в периферията на лопатите. Освен това - протичането на въздуха в периферията е основната причина за неприемливо високия шум, който издават лопатите при въртенето си, и за кавитацията при хидрокинетичните турбини.

На горните снимки виждате ветро-фотоволтаични електроцентрали, които могат да се използват и за зареждане на акумулаторите на електрическите и  plug-in хибридите. Пирамидалната структура под турбините има две функции: първата е поддържане на фотоволтаиците в оптимален наклон за максимален добив на електроенергия и втората - да ускорява и насочва вятъра към ротора на хибридната електроцентрала. Това може да увеличи добива на електричество с над 30%, в сравнение със случая на турбина без усилвател на вятъра. Една такава патентована станция може да видите и на това видео  http://www.youtube.com/watch?v=KNptaLkgjYI   Видео на фотоволтаичната патентована система с рефлектори за удвояване на електропроизводителността на фотоволтаиците вижте на  www.youtube.com/user/miscbeep#p/a/u/0/XE-mOgND07I . Посочените фотоволтаични елекктроцентрали са предназначени за зареждане на всички транспортни средства, ползващи електрическа тяга, като електро коли и plug-in хибридни коли. А излишъкът от електронергия може да захранва други елконсуматори, включително и да се отдава на електромрежата на електроразпределителните дружества, или пряко на националния електросистемен оператор.

Реактивни турбини

В долната таблица са обобщени основните предимства и недостатъци на познатите и новоизобретените турбини ROTOJET:

Всеки от жълтите линкове в горната таблица пряко води до съответното демонстрационно видео. Вижте и текстовото обяснeние към всяко видео.

Сравнение на работещи конвенционална и реактивни пропелерни хоризонтално осеви турбини без ветроускорители вижте на това видео: http://www.youtube.com/profile?user=miscbeep#p/u/14/bWoLchq3EME 

 Изобретените нов клас турбини, наречени реактивни турбини, се въртят не само заради разликата в налягането на флуида пред и зад лопатите, но и поради формирането на реактивна струя в периферията на лопатите, която създава реактивна сила, подпомагаща въртенето. Тази сила е за сметка на натиска на флуида върху фронталните стени на лопатите. Част от този натиск се пренасочва за полезно въртене лопатите. Освен от натиска, периферните реактивни струи се формират и от центробежно изхвърляния флуид при въртенeто, който се пренасочва в периферни реактивни струи. Особеността на използваната центробежна сила за подпомагане на въртеното е фактът, че тази сила не е класическа Нютонова сила, а е наричана от някои физици "феноменална",  защото тя съществува не само при ускоряващо се въртене (с положително ъглово ускорение), но и при равномерно въртене (с нулево ъглово ускорение), както и при забавящо се въртене (с отрицателно ъглово ускорение).

Снимки и видео на новоизобретените реактивни и торнадо турбини вижте тук.

Ефективност на вятърните и хидрокинетичните турбини РОТОДЖЕТ

Вижте видео на 4 турбинна хидрокинетична понтонна електроцентрала тук

Поради изложените по-горе причини ефективността на вятърните и аналогичните им хидрокинетични турбини е силно ограничена. Изначално използването на самолетните пропелери е да създават двигателна тяга, а вятърните лопати имат за цел не да създават тяга, а да се въртят с по-високи обороти. И ако за самолетните витла един начин частично да се намалят енергийните загуби е като се намалят оборотите и увеличи въртящият им момент, то намаляването на оборотите на вятърните турбини не е подходящо  по-принцип. Очевидно е, че аналогията между самолетните витла и вятърните турбини, поради общите аеродинамичните принципи и практики, на които те се подчиняват, е изчерпала своите възможности за увеличаване производителността на турбините, аналогично на изчерпването на възможностите на витлата като теглителни машини за самолетите. Неизбежно е търсеното на нови радикални технически решения, които да са специфични сили за вятърните турбини, защото е контрапродуктивно те да продължават да експлоатират само аеродинамичните сили, както при самолетните витла. Новите решения водят до намирането на други сили и механизми, при които кинетичната енергия на флуидите (независимо вятър или водно течение) да въртят лопатите с цел именно въртене, а не създаване на тяга.

Радикално увеличена ефективност на реактивните турбини

В поредица изобретения за вятърни и хидрокинетични турбини, представени на тези страници и в тази книга използваме неексплоатирана досега сила, а именно реактивната. По подобие на отказа от самолетните витла и замяната им с реактивна тяга. Само, че при новоизобретените пропелерни машини реактивната тяга се използва за създаване на реактивен въртящ момент, за което е необходима радикална промяна на формата и конструкцията на пропелерните лопати. Или с други думи - реактивната тяга се "впряга" да върти турбините, а не да ги тегли.

Една хидрокинетична реактивна турбина с два ротора е показана на това видео. Първият ротор е с обикновени лопати. Той е с по-малък диаметър от втория, който е с по-дълги реактивни лопати. Късите лопати на първия ротор насочват допълнителна вода към реактивните лопати на втория ротор, които са подходящо конструирани така, че да се предотвратят индуктивните загуби и да  насочват реактивна струя зад лопатите така, че тя да създаде реактивен въртящ момент, значително подпомагащ въртенето на турбината, която се върти и на аеродинамичен принцип, както от по-късите лопати, така и от реактивните. Имено поради включването на нова въртяща сила и намаляването на индуктивните загуби, производителността на новоизобретените турбини, с различни видове реактивни лопати, е около два пъти по-висока от тази на най-добрите лопати, експлоатиращи само аеродинамични сили.

Понтонни ВЕЦ

Строителството на понтонни ВЕЦ става по бърза и опростена процедура, тъй като те не заемат терени на брега, защото са изцяло във вода. За тях не се изисква и инвестиционен проект, защото те са инсталации по смисъла на чл. 147 от Закона за устройство на териториите. Но за тях е задължително необходим проект по Наредба 1627/2008 година, която може да видите на www.tonchev.org/naredba16.htm

Освен технологията "Ротоджет", отнасяща се до самите реактивни турбиини, цялостният български проект за понтонна ВЕЦ изключва каквито и да било маслонапълнени подводни възли и агрегати, което е превантивна мярка, предотвратяваща потенциално замърсяване на водата. Подводните турбини са с ниски обороти и не пречат на водния живот, а понеже не са необходими никакви преградни съоръжения в реката - те не пречат и на миграцията на рибите, както и на корабоплаването.

Повече по темата вижте на www.b2b.bg/bghydrok.html

Изтеглете брошури с патентовани проекти:

Еко-автомобили и соларни фотоволтаични проекти

Вятърни и хидро-кинетични реактивни турбини

Патентовани интелигентни ПЛЮС енергийни сгради

Хибридна автоматизирана система за климатизация и елзахранване на сгради

Очевидните тенденции за непрекъснато увеличение на цените на електроенергията е глобална тенденция. А дефицитнът на традиционните евергоресурси непрекъснато повишава цената им, особено след най-голямата екокатастрофа в САЩ - необратимото петролно замърсяване на Мексиканския залив. Затова, ускореното увеличение на всички енергийни цени бързо ще достигне нивото на преференциалните такива за енергия от ВЕИ. А това е най-голямата и абсолютна гаранция за инвеститорите във ВЕИ. Между впрочем, изкупните цени на тока от някои наши ТЕЦ отдавна са по-високи от преференциалните изкупни цени за тока от ВЕЦ и са съизмерими с тези на тока от малките вятърни турбини. А токът, изкупуван от градските топлофикационни ТЕЦ-ове е два пъти по-скъп от този от големите ВЕЦ и съизмерими с тока от големите вятърни турбини.

За всички, големи и малки проекти с ВЕИ, е задължителен проектът по Наредба 1627 от януари 2008 г. на МИЕ.

© Георги Тончев

Телефон:  0897 87 28 57, Електронна поща: g@tonchev.org

WEB design: George Tonchev Jr.