Ветряк онипко

Ветряки для слабого ветра

Ветроэнергетика, имевшая невысокую ценность в глазах большинства еще совсем недавно, обретает уверенный подъем и рост. Даже в условиях преобладания слабых и умеренных ветров ведутся серьезные разработки, позволяющие использовать неограниченный природный ресурс с максимальной пользой. Создаются новые, более удачные и эффективные образцы конструкции ветряков, дающие возможность предполагать скорое развитие автономных сельских усадеб.

Единственная проблема — высокая стоимость промышленных моделей, ограничивающая спрос на них у населения. В то же время, дороговизна оборудования способствует самостоятельной разработке и изготовлению собственных образцов, позволяющих производить электричество в тех же количествах, или даже больше.

Европейская часть континента Евразия, исключая прибрежные зоны, имеет преобладающие слабые и умеренные ветра. Использование ветряков обычных горизонтальных конструкций в большинстве регионов малоэффективно. Ресурс устройства в таких условиях используется на ничтожно малый процент, поэтому эффективность крайне низка.

При этом, менее производительные в теории вертикальные модели зачастую выигрывают у горизонтальных, так как имеют более приспособленную для слабых потоков геометрию лопастей, не нуждаются в наведении на ветер, что снижает потери.

Тем не менее, разработки в области горизонтальных роторов продолжаются. Созданы различные устройства, дающие высокие показатели на низких скоростях вращения. Основные направления исследований:

• создание генератора, дающего высокую производительность при низкой скорости вращения
• изготовление оптимальной для слабых потоков конструкции крыльчатки, способной уверенно вращаться при слабом ветре

Решение вопроса возможно только при одновременном развитии в обоих направлениях, так как ветрогенератор представляет собой комплекс оборудования, работающий в единой системе. Слабый элемент в комплексе снижает его эффективность, что вынуждает подбирать оборудования в максимальном соответствии всех узлов и деталей.

, 800px" />

Ветрогенератор конструкции Онипко

Интересное решение предложил украинский физик Алексей Онипко. Конструкция горизонтального типа представляет собой пространственную фигуру, внешне напоминающую гигантское сверло. Впервые увидевший этот ротор человек испытывает эстетическое удовольствие, настолько он красив в своей сложности и элегантности. Между тем, устройство предназначено далеко не для декоративных целей.

Крыльчатка начинает вращаться уже при скорости ветра 0,3 м/с, делая устройство необычайно чувствительным. Кроме того, отсутствие разрывов значительно снижает шум, возникающий при работе таких устройств. Ротор Онипко практически бесшумен. Также удачно найдена конструкция, использующая поток ветра в пределах окружности крыльчатки целиком.

Разработка коллектива Онипко (он работает не в одиночку, трудится целый коллектива) получила широкое признание на Западе. Так, в 2013 году конструкция получила Гран-при на Всемирном конкурсе в Нюрнберге, была признана наиболее удачной и эффективной разработкой в мире.

Мировое признание, тем не менее, не способствует пока еще массовому производству ветряка. Разработка находится в стадии подготовки к производству, ведется поиск инвесторов. При этом, отдельные устройства, созданные по схеме Онипко, создаются и успешно работают в некоторых установках.

Принцип работы

Принцип действия ротора Онипко основан на классических аэродинамических посылках. Изменения коснулись самой идеи вращающихся лопастей. Они превращены в сплошное полотно, не имеющее разрывов в плане, но вытянутое в боковом сечении в конус. В результате получается крыльчатка, максимально эффективно контактирующая с потоком ветра.

Площадь контакта имеет наиболее высокую величину из возможных, что позволяет получить высокочувствительный ротор. Параметры спирали оптимальным образом взаимодействуют с потоком, позволяя получить устойчивое вращение при слабых ветрах и вполне уверенно чувствовать себя при скорости ветра, близкой к 40 м/с.

В остальном ветрогенератор Онипко не отличается от обычных устройств подобного типа — крыльчатка воздействует на генератор, который заряжает аккумуляторные батареи. Заряд батарей через инвертор подается на приборы потребления. Единственным дополнением является электронный блок, установленный перед выпрямителем и преобразующий частоту в более удобные для аппаратуры 50-100 Гц. Стандартные параметры тока — 220 В 50 Гц — достигаются при скорости вращения в 150 об/мин.

Согласно расчетным данным, ветрогенератор Онипко способен развивать от 50 до 10000 Вт мощности. При этом, простым увеличением диаметра крыльчатки обойтись невозможно.

По утверждениям разработчиков, каждый типоразмер проходит специальные испытания в аэродинамической трубе и корректируется по итогам испытаний. Это свидетельствует о том, что точной математической модели установки еще не существует, приходится уточнять параметры на практике.

Тем не менее, созданные образцы демонстрируют высокие показатели, признанные всеми специалистами в этой области, что дает основания предполагать скорое теоретическое обоснование и описание формы лопастей. Такое обоснование необходимо для производства, иначе изменение размеров может стать причиной ухудшения аэродинамики ротора.

Противоречивость конструкции

Споры о возможностях конструкции Онипко выдавать заявленные параметры на практике ведутся практически с первых дней появления разработки. Мнения специалистов разделились на горячих сторонников изобретения и не менее убежденных противников. Аргументы приверженцев конструкции уже изложены, поэтому следует прислушаться к доводам противников разработки.

Прежде всего, критике подвергают диапазон скоростей ветра. Здесь аргументы весьма серьезны, так как в расчете мощности крыльчатки участвует квадрат скорости. Слишком малые значения способны настолько снизить эффективность, что никакая конструкция не увеличит ее. Кроме того, все параметры, заявленные конструктором, учтены без нагрузки. Противники конструкции видят в этом единственное объяснение — ротор под нагрузкой вращаться не будет.

Вторым сомнительным моментом представляется утверждение о высоком коэффициенте использования энергии ветра. Здесь крыльчатка рассматривается как вариант парусного ротора с неизменяемой геометрией лопастей. С этой точки зрения ротор Онипко является устройством, предназначенным для использования со строго определенной скоростью потока.

Величина поверхности соприкосновения с ветром также не имеет важного значения, поскольку поток не создает фронтальной нагрузки, а обтекает лопасти, поэтому воздействие косвенное. Отсутствие точных данных о мощности и подтверждающих это мероприятий нет.

Эти доводы относятся к наиболее серьезным и подтверждаемым математически. Противники конструкции также высказывают вполне обоснованные возражения против других утверждений разработчиков конструкции об универсальности крыльчатки, ее огромном потенциале и диапазоне мощности. Если учесть, что расчетный КПД любого ветрогенератора не может превышать 53 %, то многие заявления конструкторов представляются слишком смелыми, преувеличенными.

Основная причина сомнений — закрытость подробной и точной информации по ветряку. Нет промышленных образцов, не существует точной математической модели крыльчатки. Купить готовую установку невозможно, на обращения коллектив создателей устройства реагирует уклончиво и туманно.

По мнению многих, это выглядит довольно странно. Подозревают, что данная разработка не более, чем коммерческий прием, создающий шум из ничего. Тем не менее, существуют ролики, демонстрирующие работу ротора в достаточно сложных условиях. Практика покажет, насколько правы те и другие.

Чертежи ротора

Изобретатель не предоставляет подробные чертежи своих разработок, но в качестве модели для построения лопастей использован принцип математической спирали:

Именно по этой кривой строится каждая из трех лопасть крыльчатки, в сумме образуя сплошную поверхность, близкую по очертаниям при взгляде сбоку к форме конуса. Спираль строится на основе золотого сечения, три лопасти образуют угол между осями в 120°. Конструкторы считают возможным использование множества вариантов изготовления лопастей, главным условием считая использование архимедова винта в качестве основы.

Такое обилие возможностей увеличивает шансы самодеятельных изготовителей ветряков, нуждающихся в создании устройства для своих нужд.

Ветрогенератор Онипко своими руками

Создание ротора Онипко для своих нужд — достаточно сложная задача. Конструкторы в качестве генератора используют мотор-колесо, что имеется в наличии не у всех. Но основная проблема, встающая перед самодеятельным изготовителем — создание сложных криволинейных поверхностей, их точное соединение и качественная балансировка колеса.

Для создателя подобной конструкции наиболее правильным вариантом станет создание качественного шаблона и создание крыльчатки из стеклопластика. Эта методика позволит изготовить легкое и достаточно точно выполненное колесо. Сами разработчики первые рабочие модели создавали из пенопласта и стеклоткани, поэтому наиболее разумно будет последовать их примеру.

Представляется нерациональным создавать ротор малой площади. Учитывая угол наклона потока по отношению к точкам поверхности лопастей, следует создать достаточно большое колесо, способное развивать мощность, соответствующую потребностям генератора. Использование мотор-колеса, которое применили конструкторы, не обязательно, можно приспособить любой тихоходный образец, не создающий значительной нагрузки на валу ротора.

Создание рабочей модели ротора Онипко — сплошной эксперимент от начала до конца. Отсутствие точных данных или чертежей открывает путь для творческой фантазии. Вполне возможно, что кому-нибудь удастся создать модель, полностью подтверждающую заявленные показатели и наглядно демонстрирующую возможности устройства.

Источник: Energo.house

А.Ф. Онипко. Изобретатель придумал новую эффективную ветроустановку

Многие любители свободной энергии, которые интересуются природными ресурсами для получения электричества и других ресурсов, интересуется ветрогенератором, который создал украинский физик Алексей Федорович Онипко. Патент патент UA 102689.Изобретение получило широкую известность в европейских странах, США и Канаде. Неудивительно, что китайские производители исследуют возможности уникального генератора.

Изобретатель работает в академии наук Украины. Это организация не принадлежит к разряду государственных, поэтому со стороны государства нет финансирования. Большая часть инженерных идей разрабатываются с опорой на вероятного заказчика. Одним из таких важных изобретение является ветряк, оснащенный ротором особой формы, созданный лабораторией, работающей под руководством А.Ф. Онипко.

Готовые китайские генераторы и другие изобретения в этом китайском магазине. Обратите внимание на ветрогенератор с вертикальным расположением лопастей в том-же магазине.

Характеристики ротора Онипко

Испытания автора изобретения показали, что ротор начинает работать при скорости ветра менее 1 метра в секунду. Классический трехлопастной ветрогенератор, уставновленный на высоте 30 метров, не реагирует на ветер с такой скоростью. В то же время установка Онипко, размещенная на поверхности земли, работает, выдавая энергию. Изготовленные экспериментальные ветроустановки мощностью от 100 до 3000 ватт показали высокий коэффициент использования энергии ветра.

Пока читаете, откройте на новой вкладке эту статью по данной теме.

Отдельное преимущество ротора Онипко – его безопасность для птиц. Работает он с низким уровнем шума, имеет необычный и привлекающий внимание, несколько футуристический дизайн. Возможный диапазон мощности ветроустановки Онипко = от 500-10000 ватт.

Реальные испытания изготовленного ветряка Онипко на ветру

Чем отличается генератор Онипко от предшествующих ветроустановок?

1. Учитывая, что ротор чувствителен к небольшим ветрам, он позволяет при малых оборотах получать значительные количества электроэнергии. Поэтому работа его не сопровождается заметным шумом. Лопастные и инфразвуковые аналоги действует разрушительно на фауну.

2. Скорость ветра, при которой начинают вырабатываться и достигает стабильных мощностей электричество, находится в небольшом диапазоне от 0,3 до 20 м в секунду. Предшествующие установки реагируют на ветер только при скорости 3-5 м. Реальная выработка электротока начинается от 10 м/сек.
3. Коэффициент полезного действия установки Онипко выше, чем у аналогов. Этому благоприятствует особая форма лопастей, который эффективно использует всю поверхность. Преодолевается момент аэродинамического торможения. Эффективность использования ветра приближается к значению 0,9. В тоже время у других ветроустановок этот показатель равен 0,3 – 0,45.
4. Нет необходимости строить конструкции для подъема ветроустановки на значительные высоты. Используются ветра, находящиеся близко к поверхности Земли. Кроме того, эффект усиливается за счет использования восходящих ветровых потоков, формирующихся от разности температур.

Структурные особенности и материалы

Ветряк включает ротор, генератор с малым ходом, блок регулировки и узла трансформации движения в электроток с традиционным содержимым – инвертора и аккумуляторного отсека.

Параметры лопастей ротора найдены с применением правила золотого сечения.

Для ветряных установок характерно, что если создавать гигантские машины, которые по своим пропорциям повторяют начальную модель, однозначного повышения мощности и не произойдет, поэтому для лучшей конфигурации требуются не только нелинейные расчеты, но и проверки созданных конструкцией в аэродинамической трубе.

Инженеры лаборатории при создании первых моделей преимущества отдавали легким материалом, таким как пластик или композитные материалы. Для рабочих моделей используются и лёгкие металлы. А самые первые модели делались из картона и пенопласта.

Есть ли в продаже разработка автора изобретения?

В настоящее время ветрогенератор в продаже не имеется, проводится работа по поиску инвесторов, судя по информации на официальном сайте, уже имеются некоторые договоренности с рядом стран. Вероятнее всего, первые крупные партии ветряка Онипко будут производиться в КНР. Имеется документация в необходимом объеме.

Официальный сайт Онипко

E-mail: [email protected]

Источник: izobreteniya.net

Предистория

Академия наук Украины является общественной организацией, поддержки государства не имеет, поэтому большинство разработок ведется в расчете на конечного потребителя. Именно таким полезным изобретением стал ветрогенератор, работающий при малой и средней скорости ветра, над различными модификациями которого сейчас продолжает работу коллектив, возглавляемый А.Ф.Онипко. На изобретение выдан патент UA 102689. Ветрогенератор заинтересовал потребителей в Европе, Азии, Канаде. Разработка получила много различных наград, среди которых — Зеленый Оскар — Гран-при Всемирного конкурса по возобновляемой энергетике 2013 года в Нюрнберге и признана лучшей в этой области в мире.

Основные приемущества

Основной частью ветрогенератора является ротор особой формы, использование которого позволило изобретателям А.Ф. Онипко, С.Н. Василенко и А.А.Онипко преодолеть некоторые недостатки, свойственные получению электроэнергии с помощью ветроэнергетических установок:

• он работает бесшумно, в отличие от лопастных, инфразвук, издаваемый которыми, неблагоприятно действуют на все живое в округе;
• диапазон рабочей скорости ветра от 0,3 до 20 м/с — другие установки только начинают вращаться при скорости ветра 3-5 м/с, а заявленную мощность могут давать от 10 м/с;
• необычная форма лопастей позволяет эффективно и без сопротивления использовать всю их поверхность, исключен эффект аэродинамического торможения, что делает коэффициент использования энергии ветра (КИЭВ) близким к 0,9 при обычных 0,3-0,45;
• подъем на большую высоту не требуется, может эффективно работать в непосредственной близости к поверхности, используя потоки, возникающие от разности температуры и давления.

Из чего состоит

Ветрогенераторная установка помимо ротора состоит из тихоходного генератора, блока управления и инвертора с аккумулятором.

Расчет лопастей ротора сделан на основании золотого сечения.

Пропорциональное увеличение размеров турбины не приводит однозначно к увеличению вырабатываемой мощности, поэтому конфигурацию лопастей для каждого диаметра разрабатывают с учетом испытаний в аэродинамической трубе. Для изготовления ротора можно использовать металл, композитные материалы, легкий пластик.

Первые образцы изготавливались из бумаги и пенопласта. Несмотря на кажущуюся сложность формы, производство не представляет больших трудностей. Многофазный генератор, имеющий кпд 0,98, сконструировали и запатентовали сами авторы, потому что оказалось, что тихоходные генераторы от 10 до 100 об/мин никто не производит.

Вращение без нагрузки в нем требует усилия всего 0,001 нм, что в 500 раз меньше, чем у обычного генератора с металлическим сердечником. От редуктора разработчики отказались, так как он забирает до 20% энергии и создает проблемы в морозную погоду.

Электронный блок преобразует напряжение с непостоянной низкой частотой в напряжение 50 — 100 кГц, выпрямляет, регулирует для подачи на аккумулятор. Инвертор преобразует напряжение в стандартное номиналом 220 Вольт с частотой 50 Гц. При оборотах ротора начиная с 10 об/мин ток поступает в аккумулятор, номинал приходится на 150 об/мин.

Установки могут вырабатывать, в зависимости от диаметра, от 50 до 10 000 ватт. Стоимость киловатта установленной мощности при опытном производстве составляет около 1000 долларов без стоимости инвертора, в то время как в серийно выпускаемых моделях ВЭУ киловатт обходится в 1100 -5000 долларов. Значит, при постановке производства на поток следует ожидать удешевления стоимости киловатта.

Производство и использование ВЭУ Онипко

Купить ветрогенератор пока негде, с учетом политической ситуации не до конца решен вопрос с инвестированием. Ведутся переговоры с иностранными инвесторами. А.Ф.Онипко говорит, что предполагается производство поставить на поток в Китае. Там, даже с учетом перевозки, можно выпускать установки в несколько раз дешевле. Разработана документация на роторы диаметром 98 см, 1.5 м, 3 м и 4 м. Начат прием заявок на 2015 год на сайте разработчиков: http://onipko.com/contacty/.

Где предполагают использовать агрегаты:

• в Арабских Эмиратах, где проходят испытания на полигоне, 100 тыс. трехметровых генераторов заказали для обеспечения энергией нефтяных качалок;
• маленький, размером с бытовой вентилятор, агрегат мощностью до 300Вт можно установить во дворе или на балконе, его мощности может хватить для подзарядки телефонов, работы компьютера, телевизора;
• несколько установок мощностью до 3 кВт обеспечит среднее домохозяйство, позволит отапливать жилье.

Их можно установить на крыше дома, на мачте выше деревьев, в техническом этаже. Место для установки ветрогенератора выбирают таким образом, чтобы направление горизонтальной оси совпадало с направлением преобладающих в данном месте ветров. Авторы использовали анемометр с регистратором для определения ветрового потенциала места.

Если есть вероятность ураганных ветров, о надежности крепления конструкции следует позаботиться отдельно. В обсуждениях встречаются предложения устанавливать ротор на вертикальную ось, что может повысить надежность конструкции без значительной потери КИЭВ, направление ветра тоже не будет иметь значения.

Источник: mirenergii.ru