***  Вопрос:  *** В различных источниках информации по ветроэнергетике говорится о теоретически максимально возможном коэффициенте преобразования энергии ветра, равном 59,3 %. В Вашей статье Вы указываете число 68,6 %, откуда оно и чем обосновано?

Ответ: Значение 59,3 % - результат теории ветряных двигателей, предложенной А. Бетзом в двадцатых годах прошлого века. Основные положения этой теории используются до сих пор. Однако, советский учёный – профессор Г. Х. Сабинин (ученик профессора Н. Е. Жуковского) в 1931 году предложил свою более точную теорию, в которой доказал наличие так называемой «присоединённой массы». Эта теория увеличивает указанное выше значение до 68,6 %. Мне удалось адаптировать теорию и формулы
Г. Х. Сабинина к современным возможностям. Я предлагаю расчёты, соответ-
ствующие его более точной теории. Для тех, кто хочет найти первоисточник: * Г. Х. Сабинин, «Теория и аэродинамический расчёт ветряных двигателей», сборник ВСНХ СССР «Труды научно-исследовательских институтов промышленности» № 482, Центральный Аэро-Гидродинамический Институт (ЦАГИ), Выпуск 104. Тема – Проблема использования энергии ветра. Государственное научно-техническое издательство, Москва, Ленинград, 1931, 70 страниц. *

***  Вопрос:  *** Теории и практике ветровой энергетики уже много лет. Почему вы думаете, что ваша идея не пришла кому-нибудь в голову раньше?

Ответ: Попытки исследовать многолопастные роторы проводились ещё в 30-х годах прошлого века. Однако проведению точных сравнительных расчётов мешало отсутствие компьютеров, сложность вычислений и связанные с этим сокращения формул, упрощения вычислений и дополнительные погрешности из-за недостаточной оптимизации полученных параметров. Эксперименталь-ные данные показывали очень небольшой выигрыш в коэффициенте использования энергии ветра многолопастных конструкций, что объясняется их малыми размерами, а значит и малой величиной числа Рейнольдса.
При переходе от 3-лопастной конструкции к многолопастной скорость вращения ротора уменьшалась вместе с уменьшением числа Рейнольдса.
Это повышало коэффициент трения профиля лопасти, ухудшая аэродинамическое качество и уменьшая общий выигрыш.

В результате недоучёта уменьшения числа Рейнольдса, разработчики пришли к выводу, что коэффициент использования энергии ветра ротора не зависит от количества лопастей и достаточным будет наличие 2 – 3 лопастей для любых размеров роторов. Многолопастные конструкции с простыми дешёвыми лопастями, учитывая их значительно больший начальный момент вращения, решили использовать только в качестве ветряных мельниц и насосов подкач-ки воды. Этот подход настолько укоренился и стал непререкаемым и классическим, что оспорить его решались очень редкие разработчики. Современные лопасти больших роторов имеют числа Рейнольдса на много превышающие критическое число, поэтому, небольшое уменьшение ширины лопастей и скорости вращения ротора к ухудшению аэродинамического качества из-за уменьшения числа Рейнольдса не приведёт. Как результат, уменьшение скорости вращения и другие факторы, приведённые в статье, включая влияние наружного и промежуточного колец, определят заметный выигрыш в коэффициенте использования энергии ветра и сборе энергии.

Другой причиной относительной пассивности изобретателей является сложность теории ротора, сложность аэродинамических расчётов и приближённость достигнутого на практике коэффициента использования энергии ветра (40 – 46%) к ошибочно принятому за идеальный предел значению 59,3%, вместо реального предела 68,6%.

Одной из причин недооценки идеи также является существовавший до сих пор более простой способ повышения мощности турбины – увеличение диаметра 3-лопастного ротора только за счёт удлинения лопастей. Однако так не могло продолжаться бесконечно, поскольку вес и стоимость лопастей имеет от их длины почти кубическую зависимость, а мощность ротора - только квадратичную. Поэтому, моя идея имеет преимущества только для очень больших роторов. Даже в 90-е годы прошлого века размеры
3-лопастных роторов ещё не достигли пределов их возможностей, и моя идея была преждевременной. На эту идею я имею 3 патента на изобретение.

***  Вопрос:  *** Почему вы выбрали конкретный диаметр ротора 240 м
и конкретную мощность 120 МВт?

Ответ: Диаметр ротора 240 м выбран как максимальный при сохранении технической приемлемости и относительно небольших затрат при изготовлении и транспортировке составных частей ротора для варианта, когда ротор имеет только одно промежуточное кольцо. Мощность 120 МВт оптимизирована для выбранных размеров ротора. При осуществлении идеи каждая компания может выбрать свои варианты размеров и мощности ротора.

***  Вопрос:  *** Ваш ротор диаметром 240 м имеет узел, к которому кре-пятся лопасти, диаметром 10 м. Вы представляете себе такую конструкцию? И не слишком ли мал диаметр лопасти в месте присоединения к узлу – 3,5 м для такого большого диаметра ротора?

Ответ: Если лопасть в месте соединения с узлом укрепить, увеличив толщину её оболочки, то диаметра 3,5 м должно быть достаточно.
Диаметр узла, если необходимо, можно уменьшить, применив для каждой лопасти стальные удлинители в виде конусных труб с фланцевыми соединениями на концах. Такие удлинители крепятся при монтаже ротора. Например, если выбрать малый диаметр конуса 2 м, большой диаметр конуса 4 м и длину конуса 2,6 м, то диаметр узла уменьшится до 5,2 м, диаметр лопасти в месте крепления увеличится до 4 м, а её длина сократится.
В таком удлинителе можно поместить устройство поворота лопасти и соответствующий подшипник. В этом случае большой диаметр удлинителя сможет поворачиваться по оси конуса относительно малого диаметра.

***  Вопрос:  *** Увеличение номинальной скорости ветра для каждой турбины увеличит неравномерность получаемой мощности и уменьшит коэффициент загрузки линий электропередач и силовых кабелей.
Что вы об этом думаете?

Ответ: Да, коэффициент загрузки линий электропередач уменьшится, однако длина тех же силовых кабелей сократится благодаря уменьшению количества турбин и уменьшению площадей электростанций при одинаковых мощностях. Неравномерность получаемой мощности возрастёт незначительно, учитывая группирование турбин в электростанции и сглаживание благодаря этому кратковременных пиков мощности. Говоря о долговременной неравномерности, известно, что уже сейчас существует необходимость в энерго-накопительных станциях, связанная не столько с неравномерностью производства электроэнергии, сколько с неравномерностью её суточного расходования. Такие станции будут устранять неравномерности, дополнительно способствуя увеличению допустимой доли ветровой энергии в её общем объеме. Задача, поставленная перед ветровыми электростанциями, будет заключаться в более полном «сборе урожая» ветровой мощности. С этой задачей наилучшим образом справятся предлагаемые турбины.

***  Вопрос:  *** В предложенных Вами аэродинамических расчётах есть параметр «А». Что он означает и откуда взята формула вычисления параметра «е»?

Ответ: Параметр «А» является вспомогательным. Он группирует все комбинации использования параметра «е» в формуле b = f (Cy, Cx, Zu, e, i, r), где b – ширина элемента лопасти, Cy, Cx, Zu, e – аэродинамические пара-
метры, i – количество лопастей, r - удаление элемента лопасти от центра.
В расчётах удобнее находить А = f (Cy, Cx, Zu, i, b, r), а затем найти е = f (А). Уравнение А = е/(1+е)/(1-е)² преобразуется в е³ – е² – (1 + 1/А)е + 1 = 0 и решается по формуле Кардано (приводится в математических справочниках). Результат решения – формула в ячейках «е» в расчётах прилагаемых к статье.

***  Вопрос:  *** Я живу в местности с большой ветровой активностью и планирую установить собственный небольшой ветрогенератор. Могу ли я воспользоваться Вашими расчётами для определения его эффективности?

Ответ: Да, можете. Для этого Вам необходимо узнать, например, на ближайшей метеостанции ветровую характеристику вашей местности (среднегодовую скорость и параметр Weibull K), а также параметры конкретного ветрогенератора, подставить их в расчётную таблицу и подсчитать годовой сбор полученной энергии. Точность расчёта зависит от соответствия входных данных реальным значениям. Зная стоимость ветрогенератора и срок его службы можно подсчитать стоимость каждого полученного киловатта. После этого можно судить об его эффективности.
При экспериментах с таблицей Excel не забудьте, что при некоторых ваших действиях может сброситься настройка циклических ссылок таблицы Excel. Для их восстановления необходимо открыть таблицу, в строке меню нажать «сервис», затем найти и нажать «параметры», найти и нажать «вычисления». В этом окне включить «итерации» и установить значения «предельное число итераций» 100, погрешность – 0,000001.

***  Вопрос:  *** Есть ли спонсоры у компании Izosimov Windrotor?

Ответ: Компания Izosimov Windrotor (windrotor.info) является независимой
от внешних программ, не имеет внешнего финансирования и осуществляет исследования, расчёты, патентование, лицензирование и другую деятельность за собственные средства. Потенциальных спонсоров мы можем заинтересовать либо их рекламой на этом сайте, либо льготным лицензированием предлагаемой на сайте идеи (после получения патента). Возможны и другие варианты.

***  Вопрос:  *** Интересует ли автора сайта партнёрская программа
с другими сайтами?

Ответ: Да, интересует. Я хотел бы, чтобы на других сайтах по ветроэнерге-
тике были ссылки на этот сайт. Это могут быть ссылки на страницах «связи» и/или в сообщениях (желательно с резюме) на страницах новостей. Взамен я мог бы добавить ссылки об этих сайтах на своей странице «связи»,
а возможно и разместить баннеры. Страница новостей на этом сайте не планируется.

При возникновении вопросов и предложений – обращайтесь через контактную страницу сайта.

© 2008 Изосимов Евгений
Лучшее изобретение в ветроэнергетике
www.windrotor.info