Реактивни и двуроторни 3D вятърни турбини

Новоизобретена надлъжно поточна тандем турбина

Тя е приложима при хидрокинетичните електроцентрали с подводни и полуподводни турбини, които работят в много бавно водно течение.

Подходяща е и за вятърни турбини, които следва да работят при ултра ниски скорости на вятъра – примерно от порядъка на 0.6 m/s – вижте видеото. Такива вятърни турбини са използваеми в градски условия, където ветровете са слаби и високо турбулентни.

Пропелер за ниски ветроскорости с косо отсечени периферии на лопатите

Подходящ е за вятърни турбини за работа при много ниски скорости на вятъра – 0.6 - 0.8 m/s.
Такива вятърни турбини следва да са с леки лопати от тънки дълбоко вдлъбнати профили. Съответно да имат голяма стъпка и ъгъл на атака над 45 ъглови градуса близост до вала на турбината, който да намалява радиално до около 5 градуса в периферията на лопатата.

Вижте видеото тук.

Стартон Инженеринг ЕАД –  www.starton.biz
Нова Ват ЕАД – www.novawatt.eu
За повече информация, вижте на www.tonchev.org
За бизнес контакти – тел. 0897 87 28 57

© George Tonchev

 

Безшумни и птицебезопасни вятърни електрогенератори

Вятърната енергия е безплатна, но ветрогенераторите все още не се масови в населените места най-малко поради пет причини:

1. Вятърните турбини причиняват дразнещ шум

2. Опасни са за птиците

3. Естетически са неприемливи

4. Имат ниска енергийна ефективност

5. Вятърът в населените места не е достатъчно силен за конвенционалните ветротурбини.

Въпреки посочените пет причини, глобалният растеж на малката ветроенергетика е впечатляващ - около 25% годишно. Този растеж не се дължи на радикално преодоляване на нито една от посочените 5 пречки. Той се дължи изцяло на две преимущества на локалните ветротурбини, които, засега, са достатъчни за бързия растеж на този пазар :

1. Производството на 100% екологична енергия, което се поощрява и материално в редица държави

2. Независимостта от енергийните доставчици

Въпреки различните стимули за развитие и използване на възобновяемите енергийни източници (ВЕИ) в енергетиката, напредъкът на технологиите в тази сфера все още е недостатъчен. Тук няма да коментираме причините за този факт. Все пак ще отбележим, че независимото от горива енергоснабдяване и ограничаването на централизираната енергетика не се харесва, нито на енергийните компании, нито на власт имащите (за децентрализираната енергетика вижте тук). Но във всички случаи има остра нужда от много по-ефективни преобразуватели на възобновяемата енергия в електричество, включително и нови технически решения за малките и големите вятърни турбини. Знаем, че към малките локални ветрогенаратори има и допълнителни ограничения, които не са в сила за големите турбини - а именно за нискък шум и високи естетически показатели. Малките ветрогенератори, именно понеже са малки, се монтират много по-ниско над терена, където вятърът е по-турбулентен и по-слаб. Докато роторите на големите мегаватови машини се монтират на 70-100 метра над терена, където вятърът е значително по-силен.

Трансмисиите и електрогенераторите на вятърните турбини са усъвършенствани столетия заради други машини и агрегати. Затова те имат висока ефективност, за разлика от първичните преобразуватели на кинетичната енергия на вятъра във въртене (или друг вид полезно действие), които все още са ниско ефективни. Те преобразуват само около една трета от енергията на вятъра и затова общата ефективност на наземните ветроелектрогенератори рядко надвишава 30%, а типично е под 25% средногодишно. Именно към усъвършенстването на първичните преобразуватели на ветрената енергия са насочени усилията на предприемачите и изобретателите.

Главният технически недостатък (номер 4 от горния списък) на известните малки вятърни турбини е тяхната ниска ефективност и невъзможността им да работят при малки ветроскорости (номер 5 от горния списък) и висока турбулентност на ветротеченията. А точно такива са условията в населените места. Поради факта, че масово използваните пропелерни вятърни турбини са енергийно ефективни при сравнително силни ветрове  - около и над 10 m/s, то те лесно и евтино се оптимизират да достигнат максималната си ефективност/производителност именно при тези условия. Това се дължи на масовия търговски трик при рекламирането и продажбата им, при които се посочва максималната мощност, която те развиват, като не винаги се указва, че тя е максимална (номинална) при постоянен силен вятър, а не е за реално работеща турбина в силно променливи ветрови условия. Известно е, че при много силни ветрове конвенционалните турбините спират, за да не се саморазрушат, а при слаби не могат да се завъртят.

Примерно, на пазара се предлага ветрогенератор 1 000 вата. Това означава, че той типично ще произведе 1 000 вата за един час при постоянна скорост на вятъра от 10 м/с. Но при скорост 5 м/с той ще произведе около 120 вата на час. Обаче дори и ветроскорост от 5 м/с далеч не е преобладаващата в повечето населени места. Преобладаващата ветроскорост в такива открити места е около 3.5  m/s. При тази ветроскорост много от конвенционалните пропелерни турбини не произвеждат електричество, а тези които генерират отдават само около 50 вата на час.

На долните снимки виждате част от новоизобретена куха реактивна лопата за вертикално-осеви и хоризонтално-осеми тихи и безопасни за птиците градски вятърни турбини за работа при слаби и турбулентни ветрове.

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

Натиснете, който и да е линк в долната таблица, за да видите видеоклипове на съответните патентовани (БГ патенти)  реактивни турбини:

Реактивна  съпротивителна	Реактивна  съпротивителна аеро-хидро динамична	Реактивна Савониус	Хибридни реактивни турбини	Понтонни реактивни ВЕЦ
JET - Drag Turbine	JET - Lift Turbine	JET Savonius Turbine	JET Hybrid Turbine	Pontoon Hydrokinetic Power Plants

See the related videos of patented (BG patents) JET augmented turbines by clicking of each link in the table above. Take an overlook of the description of each video.

Има различни начини за увеличаване на ефективността на вятърните турбини. Тук ще посочим няколко иновативни подхода, които са по български изобретения под патентна закрила:

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

 

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.

Вижте видео на осово-поточна 3 D реактивна турбина на понтонен речен ВЕЦ

Средногодишна използваемост	В ефективни часове	В проценти
Малки вятърни турбини с 2D ротори	Около 1 700 часа	Около 19 %
Малки вятърни турбини с 3D ротори	Около 2 200 часа	Около 25 %

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.

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.

Сравнение на работещи конвенционална и реактивни пропелерни хоризонтално осеви турбини без ветроускорители вижте на това видео: www.youtube.com/profile?user=miscbeep#p/u/14/bWoLchq3EME Видео на вертикално осева реактивна Савониус турбина вижте на www.youtube.com/watch?v=zMhw5cAk9Ps&feature=channel

Новоизобретените хеликални вертикално-осеви турбини (www.youtube.com/watch?v=BhiFDiuYuXU) са предпочитани за урбанизирани територии и за покриви на сгради, включително и за ПЛЮС енергийни сгради. Те са напълно безшумни, имат лек самостарт, лесна и евтина поддръжка, работят при много ниски и много високи ветроскорости, видими са за птиците, евтини са, имат висока годишна използваемост и са естетически приемливи. По-ефективни, но по.обемисти от тях са торнадо турбините, които са показани на втория ред на долните снимки. Те могат да бъдат и с прозрачни лопати. Видео на новоизобретена вертикална безшумна турбина с прозрачни лопати за слаби и средни ветрове вижте тук. Такива са предпочитани в хибридните инсталации с фотоволтаични панели, за да не засенчват панелител

Една патентована  ветро-фотоволтаични електроцентрали може да видите и на това видео www.youtube.com/watch?v=KNptaLkgjYI   За подобряване баланса на електросистемата с ВЕИ, електрическите автомобили могат да изпразват акумулаторите си (включително и ако акумулаторите им са маховични или други видове не електрически) в обществената елмрежа, Но няма да имат ток за движение. Хибридните plug-in коли по български патенти (вижте www.tonchev.org/hcarbg.html ) имат и тази възможност, без да рискуват потенциала за движение. На долните снимки виждате шосейни/магистрални ветро-фотоволтаични електроцентрали с универсално приложение - за електразахранване на електро и хибридни коли, както и за публичната електромрежа.

 

Всеки линк в долната таблица пряко води до видеоклипове за патентовани хибридни електроцентрали по съответната тема:

Ветро-слънчеви електроцентрали	Понтонни хидро-вятърни електроцентрали	Плюс енергийни сгради	Хибридни реактивни турбини
Wind-Solar Power Plants	Hydrokinetic - Wind Power Barges	Plus Energy Buildings	Hybrid Zero Head Jet Turbines

See the related video of patented (BG patents) eco-cars by clicking of each link in the table above. Take an overlook of the description of each video.

Натиснете, който и да е линк в долната таблица, за да видите видео на патентована слънчева система по БГ патенти по съответата тема:

Фотоволтаични отражателни системи	3D слънцеследящи системи	Ветро-фотоволтаични паркове	Слънцемобил СОЛЕКСТРА
Solar PV Reflectors	3D Solar PV Trackers	Wind Photovoltaic Parks	Solar Powered E-car SOLEXTRA

See the related video of patented (BG patents) advanced Solar PV system by clicking of each link in the table above. Take an overlook of the description of each video.

 

Вижте видео www.youtube.com/watch?v=oAwwQz8uHWw   на магистрална електрозарядна електроцентрала, използваща 100% чиста и напълно възобновяема енергия от вятъра и слънцето. 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 и ветро-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.

Излишъкът на електроенергия се отдава на електлическата мрежа и/или се използва за производство на водород за водородни коли или за енергоакумулация.

Реактивни турбини

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

Вид на турбината	Съпротивителна	Аеро-хидро динамична	Съпротивителна Аеро-хидро динамична	Реактивна Аеро-хидро динамична	Реактивна  Съпротивителна	Реактивна  Съпротивителна Аеро-хидро динамична
	Конвенционални вятърни и хидро-кинетични турбини			Новоизобретени  вятърни и хидро-кинетични  ROTOJET турбини
Предимства	лесен самостарт с висок въртящ момент	добра ефективност при високи скорости на флуида	много добър въртящ момент	добър въртящ момент, много добра ефективност при високи скорости на флуида	лесен самостарт с добър въртящ момент	лесен самостарт с добър въртящ момент и много добра ефективност при високи скорости на флуида
Недостатъци	ниска ефективност при високи скорости на флуида	нисък въртящ момент и невъзможен самостарт при ниски скорости на флуида	средна ефективност при високи скорости на флуида	средна ефективност при високи скорости на флуида	средна ефективност при високи скорости на флуида	не висок въртящ момент, но самостартира при ниски скорости на флуида
Възможност за самостарт	да	не	да	да, при средни до силни скорости на флуида	да	да

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.

Показаните на горните снимки хибридини ветро-слънчеви електроцентрали могат да се използват не само за електрозахранване на транспортни средства, но и за енерго захранване на автомобили в най-широк смисъл: с хидравлична; пневматична; маховична; електрическа и други видове тяга (парвична или допълнителна), която да се зарежда с енергия от посочените съоръжения. Електрическите, хибридните коли и/или plug-in колите,  съгласно посочените патенти са с регенеративни спирачки, които осигуряват заряд на бордовите енергоакумулатори. Специално хибридните могат да се дозареждат с цел да се увеличи пробегът на електрическа и/или маховична тяга например, за сметка на 100% чиста енергия от ветро-фотоволтаичените електроцентрали. По принцип тези централи могат да отдават излишък на електричество в обществена мрежа.

Разгледаните и други подобни хибридни централи на ВЕИ са част и от "зелените селища", в които всички енергийни консуматори (битови, промишлени, комунални, транспортни ....) са 100% на ВЕИ, както и ПЛЮС енергийните къщи в самите зелени селища, за които повече може да видите тук

За подобряване баланса на електросистемата с ВЕИ, електрическите автомобили могат да изпразват акумулаторите си (включително и ако акумулаторите им са маховични или други видове не електрически) в обществената елмрежа, Но няма да имат ток за движение. Хибридните plug-in коли по български патенти (вижте по-горе) имат и тази възможност, без да рискуват потенциала за движение.

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.

Евросубсидии

Стартирането на иновативно предприятие за елементи, възли и агрегати, както и за сглобяването на реактивни вятърни турбини, може да има лидираща роля в този бизнес, не само у нас. Високо субсидираната тристъпкова Европрогарама Конкурентно способност (може да се реализира и само стъпка 1) е с 90% евросубсидия за всяка стъпка:
• Оперативна Програма Конкурентоспособност 2011 на ЕС предвижда най-много средства за проекти, при които субсидиите са от 50 до 90%.
• Евросубидиите за новостартиращи иновативни предприятия, по горната програма, са до 90%. А приоритет са проекти с използването на ВЕИ, какъвто е въпросният.
• За всички други европейски програми има многократно повече кандидати, отколкото предвидени пари за техните проекти.
• Само за европрограмите за иновациите има много повече пари, отколкото проекти, защото, според изискванията на програмата, иновацията означава да се прави прототип на собствено изобретение – а такива хора са малко.
• По програма конкурентоспособност се субсидират проекти за подготовка за внедряване в производството на иновативни продукти и предоставяне на иновативни услуги. Стартиращите (новорегистрирани) предприятия от тази сфера се предпочитат от програмата, а процедурата и документацията са значително улеснени. Приоритетно допустими за финансиране по процедурата са кандидати, които внедряват иновативни продукти – собствена разработка – в сферата на възобновяемите енергийни източници.
• За целта първо се регистрира изобретение в Патентното ведомство и после фирма, която ще го развие до прототип. Субсидията е 90%, а максималната сума на разработката на първата стъпка е 200 000 евро, което означава, че ще се получи субсидия до 180 000 евро.
• В последствие (след приключване на първата стъпка) има следваща стъпка с до 1 000 000 евро субсидия за разработване и доставка на технологично оборудване за изработване на изобретението.
• След това има стъпка с до 3 000 000 евро субсидия за серийно производство и излизане на пазара

Парите от началната субсидия (180 000 eвро) се дават за проектанти, консултанти, оценители, персонал и т.н. Но най-много пари се дават за нематериални активи – като например лицензи на промишлен дизайн и ноу-хау за внедряване на изобретението. А най-скъпо от дизайна се оценява европейският дизайн, в сила за 27 държави от ЕС. Затова се ангажираме с разработването на патента и регистрирането му на Ваше име – имена и допълнително разработване на промишления му дизайн.

За да получите евросубидия нашият екип се ангажира със следното:

1. Патентно проучване за най-актуалните новости в областта на изобретението
2. На основание на проучването по т. 1.  разработва техническо описание на изобретението по нормативния ред в следните части:
• ОБЛАСТ НА ТЕХНИКАТА
• ПРЕДШЕСТВАЩО СЪСТОЯНИЕ НА ТЕХНИКАТА
• ТЕХНИЧЕСКА СЪЩНОСТ НА ИЗОБРЕТЕНИЕТО
• ЧЕРТЕЖ/И И КРАТКИ ПОЯСНЕНИЯ
• ПРИМЕР/И ЗА ИЗПЪЛНЕНИЕ НА ИЗОБРЕТЕНИЕТО
• ИЗПОЛЗВАНЕ НА ИЗОБРЕТЕНИЕТО
• ПАТЕНТНИ ПРЕТЕНЦИИ

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