Wirnik o regulowanym położeniu łopat roboczych, zwłaszcza do turbiny wiatrowej

Wirnik o regulowanym położeniu łopat umożliwia regulację mocy turbiny w szerokim zakresie wartości prędkości obrotowej wału głównego turbiny, w zależności od wartości prędkości i kierunku wiatru. Wynalazek nie dopuszcza do zniszczenia elementów składowych turbiny. Nie pozwala również na wytężenie materiałów, z których jest ona wykonana, w przypadku oddziaływania wiatru, o co najmniej granicznej wartości jego prędkości przepływu. Umożliwia on regulacje mocy turbiny bądź utrzymywanie jej na ustalonym (założonym) poziomie w szerokim zakresie prędkości wiatru. Wirnik o regulowanym położeniu łopat roboczych nie wymaga jak w przypadku większości klasycznych turbin wiatrowych modyfikacji ustawiania części roboczych względem kierunku napływającego wiatru.
Wirnik o regulowanym położeniu łopat roboczych zwłaszcza do turbiny wiatrowej składa się z zespołów zamocowanych na osi nośnej wyposażonych w łopaty w ilości 2 – 8, korzystnie 4, które są osadzone na osi nośnej obracające się względem osi mocującej. Zespoły zamocowane na osi nośnej, posiadają łopaty usytuowane na osi mocującej, które składają się z części górnej i części dolnej. Usytuowane są one względem siebie o regulowany kąt α, poprzez zmianę położenia tulei zamocowanej na osi prowadzącej prostopadłej do osi mocującej. Tuleja połączona jest przegubowo z cięgnami, które połączone są przegubowo z częścią górną i częścią dolną.
Zasada działania urządzenia opiera się na regulacji kąta α rozwarcia między częścią górną i częścią dolną łopat usytuowanych na osi mocującej. Zwiększenie kąta α rozwarcia pomiędzy częścią górną i częścią dolną zwiększa powierzchnię czynną, która odbiera energię kinetyczną wiatru. Zwiększenie wykorzystania energii wiatru powiązane jest ze wzrostem prędkości obrotowej wirnika turbiny. W celu utrzymania mocy turbiny na stałym poziomie należy zwiększać bądź zmniejszać powierzchnię czynną łopaty za pomocą zmiany kąta α. Zmiana kąta rozwarcia możliwa jest dla wszystkich łopat równocześnie bądź każdej z osobna. Regulacja kąta α dla przykładowego wykonania odbywać się może za pomocą ruchu liniowego tulei względem osi prowadzącej. Przesunięcie tulei w stronę osi mocującej powoduje zwiększenie kąta α rozwarcia, natomiast w stronę przeciwną jego zmniejszenie

Wynalazek dedykowany jest w szczególności do zastosowań energetyki autonomicznej. W systemach tego typu powszechnym elementem napędzającym jest turbina wiatrowa o pionowej osi obrotu. Charakteryzuje się ona małą emisją hałasu, małą prędkością rozruchową oraz dużą, jak dla tego typu turbin, efektywnością konwersji energii niezależnie od kierunku wiatru. Innowacyjność prezentowanej koncepcji turbiny wiatrowej polega na możliwości płynnej zmiany powierzchni roboczych łopat w warunkach zmiany prędkości wiatru, zwłaszcza silnych podmuchów wiatru. Zmiana powierzchni roboczych łopat stanowi swoisty mechanizm regulacji, który przede wszystkim stanowi zabezpieczenie przed zniszczeniem konstrukcji turbiny w czasie występowania większych od dopuszczalnych prędkości wiatru (w tym przypadku powierzchnia robocza samoistnie zostanie zredukowana do minimum - blisko zera). Natomiast duża powierzchnia robocza łopat (kąt rozwarcia powierzchni roboczych łopat bliski 90◦) będzie gwarantowała energię elektryczną podczas niskich prędkości wiatru.
Małe elektrownie wiatrowe stosowane są jako dodatkowe źródło energii dla zabudowy mieszkalnej i celów gospodarczych. Energia pozyskiwana w ten ekologiczny sposób wykorzystywana może być między innymi do: podgrzewania wody, jako źródło energii elektrycznej w budynkach znajdujących się poza zasięgiem infrastruktury energetycznej, a także jako zapasowe źródło zasilania.
Zastosowanie klasycznej turbiny wiatrowej jest opłacalne, gdy średnia roczna prędkość wiatru w danej lokalizacji przekracza 5,5 m/s. Proponowana turbina wiatrowa o regulowanej powierzchni roboczej podstawowe zastosowanie znajdzie na obszarach o prędkości mniejszej od średniej rocznej prędkości wiatru, tam gdzie dotychczas znane i stosowane turbiny wiatrowe wykazywałyby niską sprawność.

Turbina wiatrowa, elektrownia wiatrowa, elektrownie wodne, mała energetyka autonomiczna, alternatywne źródła energii

Spodziewanym efektem zastosowania wynalazku jest zagospodarowanie obszarów o prędkości dużo mniejszej od średniej rocznej prędkości wiatru oraz powstanie dodatkowego źródłem energii dla zabudowy mieszkalnej i dla celów gospodarczych. Ekologiczny sposób pozyskiwania energii wykorzystywana może być przykładowo do: podgrzewania wody, jako źródło energii elektrycznej w budynkach znajdujących się poza zasięgiem infrastruktury energetycznej, a także jako zapasowe źródło zasilania.
Efektem zastosowania na dużą skalę tego typu turbin będzie tańsze i bardziej wydajne tworzenie farm wiatrowych, które pozwolą na ekologiczną produkcję energii elektrycznej. Ponadto proces produkcji turbiny z wirnikiem o regulowanym położeniu łopat roboczych nie wymaga stosowania specjalistycznego oprzyrządowania, a użyte materiały są powszechnie dostępne, co upowszechni ich budowę i zastosowanie na farmach wiatrowych. Dzięki temu łatwiejsza i tańsza będzie budowa farm wiatrowych przez nowych inwestorów na terenach nieużytkowanych bądź użytkach rolnych zwiększając tym samym wydajność konwersji energii kinetycznej wiatru, a pośrednio przyczyniając się do rozwoju obszarów wiejskich.
Wprowadzenie na rynek tego typu turbiny wpłynie na rozwój istniejących i powstanie nowych przedsiębiorstw zajmujących się projektowaniem i budową farm wiatrowych, przedsiębiorstw produkujących elektrownie wiatrowe, firm dystrybuujących alternatywne źródła energii oraz generatory energii z odnawialnych źródeł energii.
Zastosowanie tego rozwiązania przyczyni się do zmniejszenia wykorzystania paliw kopalnych, które wykorzystywane są do produkcji energii elektrycznej metodami klasycznymi. Ponadto wynalazek przyczyni się do redukcji toksycznych związków zawartych w gazach spalinowych powstałych w czasie spalania paliw stałych, co bezpośrednio przełoży się na polepszenie wizerunku Polski na tle pozyskiwania energii ze źródeł odnawialnych.

- Twórca jest zainteresowany nawiązaniem współpracy w celu dalszych badań nad wynalazkiem
- Twórca jest zainteresowany wdrożeniem wynalazku
- Twórca wyraża zgodę na udział w Spotkaniu Brokerskim
- Twórca jest zainteresowany zbyciem praw majątkowych do wynalazku