Нови технологии, ноу-хау и патенти в областта на възобновяемите енергийни източници

Този ефект при въртящите се флуиди, при които самото им въртене предизвиква преразпределение на енергията в тях в посока на увеличаване на кинетичната за сметка на останалите видове енергия, се нарича имплозионен или имплозивен ефект. Той е известен на физиката от средата на миналия век, но е не е много популярен – например, няма го в ученическите учебници по-физика у нас. Въртенето може да бъде и на речен водовъртеж, под въздействието на земното въртене, или предизвикано – например, от температурните разлики, съответно нееднаквата скорост на вятъра – при торнадото. В случая става въпрос за извисяване във височина и на разширяващ се по-диаметър въртящ се въздушен поток. Вертикалната компонента на движението му е резултат от възходящото движение на вятъра, отклоняващ се от сградите. А въртеливото движение се индуцира от въртенето на турбинния ротор. Подобен ефект, като при сградата се получава, когато турбината е монтирана нависоко място, например на хълм. Хълмовете, по принцип, са предпочитани места за монтиране на всякакви видове вятърни турбини. Но масово разпространените хоризонтално осеви ветрогенератори са механично неустойчиви при турбуленция на въздушния поток, която е неизбежна на високите места. Такива и подобни  проблеми торнадо турбината няма .

За да може обаче да се преобразува в полезна енергия, увеличената енергия на въртящия се въздух, независимо в каква степен турбулентен, който, така или иначе, се върти, увличан от ротора, е необходимо да се конструират специални турбини. Типично те използват направляващи въздушния поток устройства (направляващи апарати), които ги усложняват, оскъпяват и ги правят по-малко надеждни в експлоатацията им. Има и торнадо турбини, които вместо направляващи устройства са с хеликално (спирално) усукани лопати. Тези лопати имат и допълнителна функция - да въртят въздуха. Проблемът в тези конструкции е, че вертикалната централната зона на турбината не е свободна и така се възпрепятства ефективното преразпределение на енергията в торнадото: от потенциална и термична – в кинетична. Затова те са по-малко ефективни от торнадо турбини със свободна централна зона. Посочените, както и всички известни, торнадо турбини не използват в достатъчна степен енергията въртенето на въздуха, което е спираловидно и е насочено в радиална посока: от центъра – към периферията на турбината.

Новоизобретената торнадо турбина има за цел възможно най-добре да използва разполагаемата енергия на торнадото. Затова са приложени три конструктивни решения, всяко от които е ефективно, но с трите заедно се постига синергичен ефект:
• Първото е периферно монтираните реактивни вертикални или огънати, усукани, лопати, които освобождават централната роторна зона. Те са кухи с форма на самолетно крило и имат странични отвори във вътрешната им страна (към вертикалния вал) на турбината, през които влиза въртящият се от вихъра въздух. Той се ускорява в радиално стесняващи се към периферията канали вътре в лопатите и излиза с увеличена скорост от процеп в перифирния им заден ръб. Допълнително ускоряване на въздуха в каналите става за сметка на центробежната сила. Затова изходящият въздух образува силна реактивна струя, която създава обратна по посока на изтичането реактивна сила, която върти лопатата. Именно тази допълнителна сила, заедно с другите сили, които въртят турбините с криловидни лопати, правят новоизобретената турбина значително по-производителна от всички известни вертикално-осеви турбини.
• Второто е конструкцията на самия ротор на новата турбина. Той е с различни по големина реактивни лопати, с каскадно увеличаващ се диаметър във височина. Долните са с по-къси конзоли и затова по-добре стимулират завъртането и поддържат въртенето на въздуха, а по-горните са с по-дълги конзоли и са по-големи. Те по-добре улавят въртящия се въздух, който, поради центробежните сили увеличава радиуса на вихровата спирала във височина.
• Третото решение не е принципно ново. В краищата си лопатите имат хоризонтални пластини. В случая обаче пластините са асиметрични и са само на горните лопати. Те служат за по-обхватно улавяне на въртящия се въздух, придвижващ се радиално от централната роторна зона към периферията на турбината.

Вместо каскадно монтирани лопати с удължаващи се конзоли по височина на турбината, може роторът да е с еднакви лопати, които да са монтират не вертикално, а наклонено. Така, че долните им части да са на по-къси конзоли, а горните – на по-дълги. В тези конструкции е важно да се изчислят дължините на конзолите така, че всяка точка от лопатата да се върти с със същата ъглова скорост (обороти) като всяка друга. По този начин се избягват механичните напрежения вътре в лопатите и редуцират вибрациите в тях. В тези случаи хоризонтална пластина има само в горния край на лопатата.

Енергийните предимства на новата турбина е, че тя подпомага създаването на въздушен вихър, който експлоатира и превръща в механично въртене на вала си максимално-възможна част от наличната енергия, чрез конструкцията на ротора си и чрез реактивните си лопати.

Реактивни турбинни лопати използвам и в други мое изобретения: Кратък клип на работеща иновативна вятърна турбина с 3 кухи реактивни лопати може да видите тук,  а работата и действието на хидрокинетична електроцентрала са нагледно представени тук.

Известно е, че у нас не се произвежда инвестиционно оборудване с необходимото качество, количество и разнообразие, за да може добивът на енергия от възобновяеми енергоизточници да бъде ефективен и конкурентноспособен. Като се има предвид, че и в съседните ни държави положението е почти същото, то ако българската индустрия навреме се преориентира, например към производство на екипировка за ветроенергетика, фотоволтаични инсталации и автомобилостроене, в съответствие с най-съвременните постижения в тази сфера, то България може да бъде технологичен лидер не само на Балканите. За това могат да се използват и част от 6.5 милиарда евро от ЕС, предвидени за преструктуриране до 2014 г. У нас вече започнаха да действат европейски програми, субсидиращи практическото използване възобновяеми енергийни източници (ВЕИ). Техният обхват непрекъснато се увеличава. От лятото на 2007 година е в сила и Закона за поощряване на ВЕИ инвестициите. Наредба 16 към него дава рамките на минимално необходимото проектиране. Сравнение на енергийната и инвестиционната ефективности на различните видове електроцентрали на ВЕИ в българските условия вижте тук. Евросубсидии  и грантове за усвояване на ВЕИ са представени тук.

За други ВЕИ иновации повече може да прочетете тук