VETROGENERATOR SA VERTIKALNOM OSOM OBRTANJA
Inovacija predstavlja novi koncept vetrogeneratora sa vertikalnom osom obrtanja
i obezbeđuje bolju iskorišćenost vetra u poređenju sa postojećim modelima vertikalnih
vetrogeneratora u svetu.
Na osnovu istih uporednih podataka površine prostrujavanja i brzine vetra, naše
tehničko rešenje omogućuje dvostruko više generisane energije.
ŠTA REŠAVA INOVACIJA
1. Proizvodnja energije iz obnovljivih izvora
2. Smanjenje zagađenja životne sredine
3. Snabdevanje električnom energijom ruralnih područja
4. Veći stepen iskorišćenja snage vetra
KAKO REŠAVA
1. Većim iskorišćenjem snage vetra što je postignuto sa dva kola koja se obrću
suprotnosmerno, čime se postiže dva puta veće generisanje proizvodnje električne
energije
2. Aktivnim praćenjem pravca vetra
DVOSTRUKO VEĆE GENERISANJE STRUJE
Inovacija obezbeđuje da se u svakom trenutku maksimalno prihvata energija vetra,
a kola sa suprotnosmernim obrtanjem omogućuju da se u namotajima indukuje
dvostruko veća struja od struje koja bi se indukovala da je konstrukcija sastavljena samo
iz jednog kola.
AKTIVNO PRAĆENJE VETRA
Vetrogenerator sa vertikalnom osovinom se sastoji od dva kola koji se obrću u
suprotnim smerovima. Krila obrtnog kola imaju profil savonijusovog krila i raspoređena
su po obimu kola a nisu pričvršćena direktno na rotoru, kao kod postojećih rešenja
vetrogeneratora sa „savonijus“ krilima.
ISKORIŠĆENJE VETRA
Krila se automatski zakreću prema pravcu strujanja vetra pomoću usmerivača (tzv.
„repa vetrenjače“) koji je povezan sa zupčastim reduktorom i sastoji se iz centralnog i
planetarnih zupčanika koji su preko poluga povezani sa krilima. Na taj način se
obezbeđuje maksimalna iskorišćenost krila sa ciljem maksimalnog iskorišćenja snage
vetra. Osim obrtnog momenta (M2) kojeg ostvaruju krila vetrenjače oko glavnog vratila
postoji i dodatni obrtni moment (M1) svakog krila oko svoje ose obrtanja, tako da imamo
4M1+M2.
SAVONIJUS KRILO
Savonijus krilo je najpovoljniji oblik lopatice.
Sa ovim profilom krila se ostvaruje dodatni momenat usled opstrujavanja krila .
TEHNOLOŠKO POREĐENJE
Poređenje našeg vetrogeneratora i vetrogeneratora koji je u široj upotrebi u
preko 50 država. Iz dijagrama snage i uporedne tabele se vidi da je vetroturbina DB4
manja od qr5 v1.3 u površini prostrujavanja za 25 % , a da ostvaruje za iste brzine vetra
oko 3 puta veću snagu.
KONKURENCIJA
NAŠE INOVATIVNO REŠENJE
VETROGENERATOR
qr5 v1.3 Engleska
DB4
VISINA (m)
5
3,884
PREČNIK (m)
3,1
2,8
POVRŠINA
13,6 m2
10,88
PROSTRUJAVANJA Ap
SNAGA PRI V=11m/s
3 kW
11,5 kW
FINANSIJE
VREDNOST INVESTICIJE
Proizvodnja el.
Brzina vetra 11m/s
energije (kWh)
Brzina vetra 6m/s
Brzina vetra 3m/s
Godišnja proizvodnja energije pri
prosečnoj brzini vetra 6 m/s (kWh)
Cena EUR/kWh
Vrednost proizvedene energije (EUR)
Vreme povrata ulaganja (god)
VETROGENERATOR
qr5 v1.3 Engleska
DB4
30.000 EUR
10.000 EUR
3
11,5
0,4
1,87
0
0,234
365x24x0,4=3504
365x24x1,87=16381,2
0,2
700,8
42,8
0,095
1556,2
6,43
VREDNOST INVESTICIJE
Proizvodnja el.
Brzina vetra 11m/s
energije (kWh)
Brzina vetra 6m/s
Brzina vetra 3m/s
Godišnja proizvodnja energije pri
prosečnoj brzini vetra 11 m/s (kWh)
Cena EUR/kWh
Vrednost proizvedene energije (EUR)
Vreme povrata ulaganja (god)
VETROGENERATOR
qr5 v1.3 Engleska
DB4
30.000 EUR
10.000 EUR
3
11,5
0,4
1,87
0
0,234
365x24x3=26280
365x24x11,5=100740
0,2
5256
5,71
0,095
9570,3
1,045
POTENCIJALNI KUPCI
1. Invidualni potrošači (ruralna područja) (jeftinije od dovođenja el. mreže,
jeftinije od fotovoltažnih panela, jeftinije od postojećih rešenja)
2. Male farme
3. Male zanatske radnje
STRATEGIJA RAZVOJA
- Razvoj proizvoda u zadnjih 2,5 god.
- Podneta je patentna prijava
- Izrada prototipa sledi
Na ovoj inovaciji smo radili oko 2,5 godine, te smo napravili model da bismo se
uverili u ispravnost principa hvatanja vetra, a podneli smo i zahtev za patent februara ove
godine.
Ova inovacija može povećati učešće Obnovljivih Izvora Energije u elektroenergetskom sistemu sa čime se smanjuje potreba za energentima koji zagađuju životnu
sredinu, čime smanjujemo emisiju ugljen dioksida u atmosferu.
Ciljna grupa ovog proizvoda su individualna domaćinstva (naročito u ruralnim
područjima), male farme i male preduzetničke firme.
Sve vetroturbine do sada su razmatrane sa rotacijom samo u jednom smeru u isto
vreme. Kontra-rotirajući (CR) tip ima dva seta krila koji rotiraju u suprotnim smerovima u
isto vreme. Horizontalne i vertikalne vetroturbine sa kontrarotacijom su dizajnirane i
testirane na Clarkson univerzitetu.
Maksimalna teorijska efikasnost vetroturbina može biti izvedena pomoću zakona
održanja mase, impulsa i energije. Prihvaćena maksimalna efikasnost za pogon diska je
59,3%, poznata kao Lančester-Betz ili Lančester-Betz-Joukovski limit. Ovo ograničenje se
pokazalo pesimistički za VAWT zbog usmeravanja fluida kroz rotor dva puta po rotaciji.
Maksimalnu efikasnost, koristeći istu strategiju u izvođenje Lančester-Betz-Joukovskog
limita, utvrđeno je da je efikasnost 65,84% za dva diska u generatoru koji se obrću
suprotno.
Iz dijagrama snage i uporedne tabele se vidi da je vetroturbina DB3 manja od qr5 v1.3 u
površini prostrujavanja za 25 % , a da ostvaruje za iste brzine vetra oko 3 puta veću
snagu.
1.Varijanta proračuna
V=6 m/s ; Lopatica B=1200; H=1942 ; D=2800
Površina lopatice A=BxH=1,2x1,942=2,3304 m2
Površina prostrujavanja AP=(B/2+D)x2H=(1,2/2+2,8)x2x1,942=13,2056 m2
F1 = F3 = ρ A V2 sin45° = 1,225x2,3304x62xsin45°
F1 = F3 = 72,67 N
F2 = ρ A V2 = 1,225x2,3304x62
F2 = 102,77 N
F4=0
M1=F1xD/2=72,67 x 1,4 = 101,74 Nm
M2=F2xD/2=102,77 x 1,4 = 143,88 Nm
Mu1=2M1+M2=2 x 101,74 + 143,88 = 347,36 Nm
Momenti lopatica Savonijusove turbine oko svojih osa iznose 25-32% , a usvojiću
28,5% .
FS1 = FS3= 0,285F1=0,285x72,67 = 20,71 N
FS2 = 0,285x102,77= 29,29 N
Uzeću u obzir i 4. lopaticu zato što nisam računao uzgon na svim lopaticama.
FS=(2FS1+FS2)/4=(2x20,71+29,29)/4=17,67 N
MS=4(FSxB/4)=4(17,67 x 1,2/4) = 21,2 Nm
Mu=Mu1+MS= 347,36 + 21,2 = 368,56 Nm
n=60 V Cp/D π=60x6x0,6584/2,8xπ=26,945 o/min
ω=πn/30=πx26,945/30=2,822 s-1
P=M ω=368,56 x 2,822 = 1040,08 W (snaga jedne vetrenjače)
Pm=2P=2 x 1048,08 = 2080,16 W (mehanička snaga)
Pg=0,9x2080,16 =1872,15 W (snaga na generatoru)
2.Varijanta proračuna
V=6 m/s ; Lopatica 1200 x 1942 ; D=2800
Pm=1/2 Cp ρ A V³
Gde je: Cp - koeficijent iskorišćenja snage vetroturbine, koja se definiše kao odnos
mehaničke snage vetroturbine prema odgovarajućoj snazi vetra na ulazu u turbinu,
(0,6584)
ρ - gustina vazduha, ( 1,225 kg/m³)
A - površina kroz koju prolazi vetar, (13,2056 m2)
V - brzina vetra na ulasku u vetroturbinu (6 m/s)
Vetar dva puta prolazi kroz vetrogenerator, pa je
Pm= 0,5 x 0,6584 x 1,225 x 13,2056 x 2 x 6³ x 0,9= 2300,6 W
Pg= 0,5 x 0,6584 x 1,225 x 15,536 x 2 x 6³ x 0,9 = 2070,52 W
Download

Karakteristike-4