Elektrownia wiatrowa z turbiną o łopatach stożkowych

Przedmiotem wynalazku jest stacjonarna elektrownia wiatrowa z turbiną o łopatach stożkowych i poziomą osia obrotu, przeznaczona do konwersji energii ruchu mas powietrza (wiatru) na moment obrotowy na osi wału głównego turbiny, siłowni, tej elektrowni.
Istota rozwiązania według wynalazku, elektrowni wiatrowej składającej się z obrotowego wirnika turbiny o poziomej osi obrotu z rozmieszczonymi promieniowo stożkowymi łopatami o kształcie wynikającym z połączenia dwóch ściętych i ścięciem zwróconych do osi obrotu turbiny przeciętych w płaszczyźnie wysokości i przesuniętych względem siebie stożków, zmontowanych między zewnętrzną i wewnętrzną tarczą, wokół stabilizującego ruch obrotowy wału rurowego, tworząc cztery (przemieszczone względem siebie, np. korzystnie o kąt 90°) zespoły. Tak zmontowany, w całą łopatę, komplet przeciętych w płaszczyźnie wysokości i przesuniętych względem siebie stożków z tarczami i stabilizującym wałem rurowym, obracają sie wokół osi poziomej i osi własnej, na skutek aerodynamicznego oddziaływania rosnącej na ich długości prędkości wiatru. Aerodynamiczne oddziaływanie wiatru jest wypadkową jego przepływu po obwodzie przeciętych w płaszczyźnie wysokości i przesuniętych względem siebie stożków oraz opływu pojedynczego i zespołu stożków. Zespół stożkowych przeciętych w płaszczyźnie wysokości i przesuniętych względem siebie stożków łopat wirnika charakteryzuje się tym, że układ funkcjonalny (przetwarzający, konwertujący energię) tworzy z innymi elementami: piastą, przekładnią, generatorem, wieżą i serwomechanizmem –elektrownię wiatrową do produkcji energii elektrycznej. Łopata złożona z przeciętych w płaszczyźnie wysokości i przesuniętych względem siebie stożków, to zwarta rozmaitość topologiczna istniejąca w przestrzeni trójwymiarowej, którą można uzyskać spajając, końcami dwa przecięte w płaszczyźnie wysokości i przesunięte względem siebie stożki z materiału konstrukcyjnego (tworzywo polimerowe, stal, metale nieżelazne, ceramika), tak by ich mniejsza podstawa łączyła się z mniejszą tarczą podstawy od strony osi obrotu a większa ich podstawa - łączyła się z większą tarczą podstawy od strony zewnętrznego obwodu turbiny. Powstałe, w ten sposób, łopaty z przeciętych w płaszczyźnie wysokości i przesuniętych względem siebie stożków posiadają możliwość ukształtowania przestrzennego tak, że w środku symetrii powstaje punkt mocowania w osi piasty turbiny, ponadto przestrzeń sterowania, regulacji i kompensacji funkcjonalnej (roboczej, sprzężonej z prędkością wiatru) poprzez płynną regulację kąta obrotu ich tworzących i kąta ustawienia zespołu roboczego w piaście (α).

Przedmiot wynalazku może znaleźć zastosowanie w gospodarstwach domowych, w postaci niekonwencjonalnego źródła energii odnawialnej (OZE, renewable energy sources - RES) pracującego „na wyspę”, jako źródło dodatkowe i/lub alternatywne energii elektrycznej. Szczególnie wskazane jest w miejscach braku dostępu do sieci energetycznej. Urządzenie to może służyć do systemów oświetlających, napędu maszyn i urządzeń elektrycznych bez stosowania innych źródeł energii, np. pomp nawadniających, oświetlenia i innych, również do celów edukacyjnych i popularyzujących procesory energii odnawialnej.
Potencjalni odbiorcy: FreeVolt Sp. z o.o., Airon Investment, IKEA itp.

- poprawa jakości
- ograniczenie energochłonności
- udoskonalenie produktu/usługi

elektrownia wiatrowa, łopaty stożkowe, zjawisko Savoniusa

Elektrownia wiatrowa wraz z urządzeniami przetwarzania (konwersji) energii według wynalazku odznacza się prostą i zwartą konstrukcją. Jej budowa oparta jest o niewielką liczbę elementów składowych. Wolnoobrotowy wirnik turbiny i korpus (gondola) obudowy urządzeń szybkowirujących, w jej wnętrzu, mechanizmów (przekładnia, wał i generator) zabezpieczają przed niszczeniem żywych organizmów, ptaków, nietoperzy, owadów i innych. Konstrukcja urządzenia może być dodatkowo wyposażona w kratę osłaniającą wirnik. Rozmieszczenie i ukształtowanie łopat wirnika złożonych z przeciętych w płaszczyźnie wysokości i przesuniętych względem siebie stożków (regularnie, symetrycznie na obwodzie turbiny), wywołuje: wysoki moment obrotowy, a wielokrotność osadzonych promieniowo łopat wirnika o stożkowej postaci konstrukcyjnej z płynnie zmieniającym się kątem ich obrotu, wokół własnej osi, minimalizuje opory ruchu wirnika. Stożkowe ukształtowanie powierzchni roboczej łopat wirnika dodatkowo wzmaga efekt siły nośnej, zmniejsza opory czołowe przyczyniając się do efektywniejszego działania i podwyższenia sprawności całego urządzenia. Obrotowy wirnik siłowni wiatrowej poprzez ukształtowane, osadzone promieniowo, stożkowe łopaty turbiny zamienia strumień energii kinetycznej ruchu postępowego wiatru (powietrza) na mechaniczną energię kinetyczną ruchu obrotowego łopat i turbiny. Ruch obrotowy na wale wolnobieżnym z przekładni przyspieszającej przekazywany jest na wał szybkobieżny, z którego wykorzystywany jest do napędu generatora energii elektrycznej, poprzez układ kinematyczny.

- Energia
- Elektrownie wiatrowe

- model

- 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

- instytut naukowo - badawczy, uniwersytet
- ośrodek transferu technologii
- przemysł
- usługi

Organizacja i promocja na forum krajowym i zagranicznym VIII edycji Ogólnopolskiego Konkursu Student-Wynalazca oraz zgłoszonych rozwiązań – zadane finansowane w ramach umowy 962/P-DUN/2017 ze środków Ministra Nauki i Szkolnictwa Wyższego przeznaczonych na działalność upowszechniająca naukę