Проект: Ветр-эн

Проект направлен на разработку прототипа многолопастного ветрогенератора с вертикальной осью вращения в основе которого лежит трехфазный генератор аксиального типа и крыльчатое колесо в качестве ротора, которое не имеет осевого подшипника и удерживается за счет магнитной ловушки (удержание ротора в магнитном поле статора), находясь в состоянии левитации. Также в крыльчатом колесе реализована поворотно-рычажная система, которая позволяет укладывать лопатки в том секторе колеса, где возникает встречный поток ветра, тем самым снижая лобовое сопротивление. В поворотно-рычажной системе имеются подвижные магниты ротора, которые с усилением скорости ветра и переходом лопатки в вертикальное положение сдвигаются максимально близко к обмотке статора для максимального индуцирования электродвижущей силы (ЭДС) . Компактный корпус ветрогенератора выполняется из конструкционного пластика, что позволяет существенно снизить массу агрегата. Наибольшее распространение в мире получила конструкция ветрогенератора с тремя лопастями и горизонтальной осью вращения. Данная конструкция использует осевой подшипник для вращения вала и преобразования энергии ветра в электроэнергию. Агрегат может крепиться как на телескопическую мачту, столбы, так и крыши различных объектов. Установка является базой, на которой могут располагаться дополнительные электронные компоненты: • Усилитель сотового сигнала; • GPS модуль и модуль WI-FI; • Мониторинг параметров работы (скорость вращения, количество энергии, требуется ли ремонт); • Сборка и хранение метеоданных (скорость ветра, температура, влажность и т.д.) в последующем возможность передавать в облачное хранилище. В настоящее время имеются напечатанные лопасти генератора (проводится дополнительная работа по уменьшению уровня шума и их оптимальной формы). Проведен расчет системы защиты от ураганного ветра. Имеется расчет требуемых магнитов (марка, количество), найден поставщик.

На Российском рынке представлены различные варианты ветроэнергетических установок, как по конструктиву так и по техническим возможностям. Однако, наша установка расширяет технические и конструктивные возможности применимости, что способствует росту интереса со стороны заказчика и рынка альернативных источников источников энергии в целом. Цель проекта - удовлетворить спрос и потребность на ветряные станции, используя новые технологические и технические решения в конструировании ветрогенераторов, в соответствии с актуальными задачами. Разработка ветрогенератора позволит удовлетворить спрос в таких гражданских отраслях как: нефте-газодобыча, федеральное и муниципальное дорожное развитие, промышленность и сельское хозяйство, домоводство. Кроме этого, возможно применение Министерством обороны (имеется техническое задание) и Министерством транспорта (имеются устные договоренности). В настоящее время привлечены частные инвестиции в размере 5 млн рублей. Также имеются соглашения о намерениях поставки оборудования в Казахстан, Узбекистан, Таджикистан и Монголию. • Россия: • Министерства обороны - Войска связи ВС РФ, поскольку в настоящее момент актуален вопрос обеспечения электропитанием удаленных средств управления и связи, работающих круглосуточно, автономно и в необслуживаемом режиме. Основными источниками электропитания данных средств являются аккумуляторные батареи и переносные электроагрегаты, что не позволяет сохранять скрытность их размещения связи с необходимостью постоянного подвоза топлива для электроагрегатов и смены аккумуляторных батарей самих средств связи. (от 400 млн руб/год) - Специальные войска, поскольку требуется большое количество электроэнергии как для комплексов радиоэлектронной борьбы (РЭБ), так и радиотехнического обеспечения и автоматизированных систем управления. В настоящее время для электропитания всех подвижных установок используются дизель-генераторы, что демаскирует установки громкой работой и требует большого количества возимого и подвозимого топлива • Министерства транспорта, поскольку имеется возможность установки генератора на подвижные составы, поезда и т.д. (от 500 млн руб/год) https://www.google.com/url?sa=t&source=web&rct=j&opi=89978449&url=https://mintrans.gov.ru/file/45418&ved=2ahUKEwjjsp-NrZmGAxUwJxAIHdxYAHgQFnoECC0QAQ&usg=AOvVaw0C2j0mH2EyTRKZcV7UqPVv • Майнинг фермы (от 800 млн руб/год) https://finance.mail.ru/2024-05-17/rynok-mayninga-kriptovalyut-v-rossii-mozhet-vyrasti-na-20-40-v-2024-godu-61107757/ • Ресурсодобывающие компании, (от 300 млн руб/год) поскольку позволяет использовать генератор на неразведанных территориях. Форм-фактор ветрогенератора в этом случае - перевозимая складная мачта высотой 10-15 метров, на которой крепится сам генератор • Проект "Умный город" (от 200 млн руб/год) https://minstroyrf.gov.ru/trades/gorodskaya-sreda/proekt-tsifrovizatsii-gorodskogo-khozyaystva-umnyy-gorod/ • Ближний восток и Северная Африка (БВСА) • Планируемая прибыль от 500 млн руб/год https://univdatos.com/ru/report/mena-wind-turbines-market/ • Азиатско-Тихоокеанский регион • Планируемая прибыль от 500 млн руб/год https://www.mordorintelligence.com/ru/industry-reports/wind-power-equipment-market В итоге, используя в нашем генераторе магнитную левитацию получим более совершенную модель, имеющую более высокий ресурс, более низкий уровень шума, и значительно большую безопасность как для окружающей среды в целом, так и для ее обитателей в частности, получим инновационный продукт, который не только завоюет новые рынки, но и заменит часть эксплуатирующихся в настоящее время ветрогенераторов по всему миру.

Разработка генератора аксиального типа по ТЗ. Схема, расчёт катушек индуктивности. Схема динамического торможения. Расчёт для установки дополнительных модулей на корпус ветрогенератора (wi-fi, gps, усилитель сигнала сотовой связи, личное хранилище и т.д.). Объединение всех получаемых данных о скорости ветра, gps-данных, и т.д. в сервис (Saas).

Для разработки прототипа описанного генератора следует рассмотреть несколько способов, которые могут помочь в создании такого ветрогенератора: 1. Исследование и моделирование: - Проведение исследований в области аэродинамики, магнитостатики, электрики, механики и автоматизации. Создание математических моделей и симуляций работы системы для оптимизации дизайна и работы ветрогенератора. 2. Прототипирование и тестирование: - Создание рабочего прототипа ветрогенератора на основе разработанных концепций. Проведение тщательных испытаний на моделях и в реальных условиях для проверки эффективности, надежности и устойчивости разработанной системы. 3. Инженерные решения и дизайн: - Разработка инженерных решений по созданию магнитной ловушки, механизма левитации ротора, устройства поворотных лопаток и механизма управления магнитом. Проектирование оптимального дизайна ветрогенератора для обеспечения высокой эффективности и надежности. 4. Использование новейших технологий: - Внедрение передовых технологий в области магнитостатики, механики и электроники для создания эффективной системы удержания ротора и преобразования энергии ветра в электрическую энергию. 5. Командная работа и сотрудничество: - Вовлечение специалистов различных областей (аэродинамика, электротехника, магнитостатика, механика) для создания комплексного подхода к разработке ветрогенератора. Регулярное взаимодействие и обмен идеями для достижения лучших результатов. 6. Анализ и улучшение: - Непрерывный анализ результатов тестирования и испытаний для выявления слабых мест и возможностей улучшения разработанной системы. Постоянное совершенствование и оперативные корректировки для достижения оптимальных характеристик ветрогенератора. Такой подход к разработке инновационного многолопастного ветрогенератора позволит учесть все аспекты проекта, от исследования и проектирования до прототипирования и тестирования, обеспечивая эффективное и успешное выполнение поставленных задач НИОКР.

Проект направлен на разработку прототипа многолопастного ветрогенератора с вертикальной осью вращения в основе которого лежит трехфазный генератор аксиального типа и крыльчатое колесо в качестве ротора, которое не имеет осевого подшипника и удерживается за счет магнитной ловушки (удержание ротора в магнитном поле статора), находясь в состоянии левитации. Также в крыльчатом колесе реализована поворотно-рычажная система, которая позволяет укладывать лопатки в том секторе колеса, где возникает встречный поток ветра, тем самым снижая лобовое сопротивление. В поворотно-рычажной системе имеются подвижные магниты ротора, которые с усилением скорости ветра и переходом лопатки в вертикальное положение сдвигаются максимально близко к обмотке статора для максимального индуцирования электродвижущей силы (ЭДС) . Компактный корпус ветрогенератора выполняется из конструкционного пластика, что позволяет существенно снизить массу агрегата. Наибольшее распространение в мире получила конструкция ветрогенератора с тремя лопастями и горизонтальной осью вращения. Данная конструкция использует осевой подшипник для вращения вала и преобразования энергии ветра в электроэнергию. Ключевые отличия ветрогенератора "Ветр-Эн" заключаются в следующем: Цена: Конечная стоимость генератора "Ветр-Эн" мощностью 5 кВт сопоставима с конкурентными решениями мощностью 2 кВт. Новизна и эффективность: Старт от 0,5 м/с и работа при любом направлении ветра - Низкий порог скорости ветрового потока для начала выработки электроэнергии позволяет использовать его в условиях с низкой скоростью ветра, что повышает эффективность в умеренных климатических зонах. Кроме того, возможность работы при любом направлении ветра увеличивает область применения установки. Отсутствие осевого подшипника и удержание в состоянии левитации, техническая сложность и износ осевых подшипников являются распространенными проблемами у других ветрогенераторов. Отсутствие указанного выше осевого подшипника в предложенном решении позволяет избежать этих проблем, что может существенно увеличить надежность и длительность эксплуатации устройства. Независимые поворотные лопатки крыльчатого колеса - Использование независимых поворотных лопаток с рычаговой системой в связке с магнитами позволяет оптимально адаптировать производительность к изменениям скорости и направления ветра, что увеличивает эффективность ветрогенератора. Исключение сил трения и увеличение срока службы - Техническое решение системы левитации сочетается с конструкцией крыльчатого колеса, что помогает избежать воздействие сил трения, снизить износ и повысить долговечность всего устройства. Эффективное использование энергии ветра - Адаптивная система крыльчатого колеса в сочетании с магнитной ловушкой позволяет оптимизировать преобразование кинетической энергии ветра в электрическую, повышая эффективность работы ветрогенератора.

Разработка прототипа ветрогенератора с уникальной системой регулирования отбора мощности в широком диапазоне открывает потенциал для устойчивой генерации энергии из ветра. Модель, которая начинает работать при низкой скорости ветра и имеет защиту от урагана, представляет собой значительный технологический прорыв в области возобновляемой энергии. Кроме того, идея использования поворотных лопаток, каждая из которых при помощи рычаговой системы воздействует на магнитное поле генератора, представляет собой подход, который может существенно повысить эффективность и надежность ветрогенератора. Инженеры, разрабатывающие такие инновационные решения, открывают новые возможности в области возобновляемой энергии и могут внести значительный вклад в развитие экологически чистых источников энергии. Следовательно, при положительном завершении проекта предпполагается несколько основных направлений развития: Ближайшая перспектива: • Участие в программе «Старт-Взлёт», Фонд содействия инновациям (ФСИ) по проведению НИОКР проекта ветрогенератора • Частный сектор: Ветрогенераторы малой мощности (до 15 кВт) для автономного энергоснабжения частных домов, дач, фермерских хозяйств. Представляет особый интерес для частного сектора благодаря Постановлению Правительства Российской Федерации от 02.03.2021 № 299 "О внесении изменений в некоторые акты Правительства Российской Федерации в части определения особенностей правового регулирования отношений по функционированию объектов микрогенерации" • Промышленные объекты: Компании, нуждающиеся в автономном энергоснабжении, могут использовать ветрогенераторы на магнитной левитации для снижения зависимости от централизованного энергоснабжения. • Тестовые площадки: Сотрудничество с научно-исследовательскими институтами и университетами для тестирования и отладки технологии в реальных условиях. • Министерство обороны - Войска связи ВС РФ, поскольку в настоящее момент актуален вопрос обеспечения электропитанием удаленных средств управления и связи, работающих круглосуточно, автономно и в необслуживаемом режиме. Основными источниками электропитания данных средств являются аккумуляторные батареи и переносные электроагрегаты, что не позволяет сохранять скрытность их размещения связи с необходимостью постоянного подвоза топлива для электроагрегатов и смены аккумуляторных батарей самих средств связи. (от 400 млн руб/год) - Специальные войска, поскольку требуется большое количество электроэнергии как для комплексов радиоэлектронной борьбы (РЭБ), так и радиотехнического обеспечения и автоматизированных систем управления. В настоящее время для электропитания всех подвижных установок используются дизель-генераторы, что демаскирует установки громкой работой и требует большого количества возимого и подвозимого топлива Среднесрочная перспектива: • Увеличение мощности: Разработка ветрогенераторов большей мощности (от 100 кВт и выше) для подключения к электросетям. • Городская среда: Ветрогенераторы на магнитной левитации могут быть установлены на крышах зданий или в городских парках, обеспечивая экологически чистое энергоснабжение для жилых и коммерческих объектов. • Оффшорные ветропарки: Ветрогенераторы на магнитной левитации могут быть использованы для создания оффшорных ветропарков, за счет повышенной эксплуатационной надежности и уменьшения затрат на эксплуатацию и, как следствие снижение себестоимости реализуемой электроэнергии. • Гибридные системы: Комбинирование ветрогенераторов на магнитной левитации с другими источниками энергии (солнечными панелями, аккумуляторами) для создания комплексных систем автономного энергоснабжения. • Разработка новых материалов: Исследования и разработка материалов с улучшенными магнитными свойствами, способных повысить эффективность и снизить стоимость технологии. Долгосрочная перспектива: Выход на рынки Ближнего Востока и стран Азиатско-тихоокеанского региона в перспективе трёх-пяти лет. Ближний Восток: • Высокий потенциал солнечной энергии: Регион обладает огромными ресурсами солнечной энергии, что делает его привлекательным для развития возобновляемых источников энергии, особенно гибридных решений (солнечно-ветровых решений). • Недостаток воды: Ветрогенераторы на магнитной левитации могут быть установлены в пустынных районах, где доступность воды ограничена. • Высокий спрос на энергию: Постоянно растущее население и экономический рост повышают спрос на энергию. Азиатско-тихоокеанский регион: • Растущий спрос на энергию: Быстрый экономический рост в регионе ведет к увеличению потребности в энергии. • Ограниченные ресурсы ископаемого топлива: Многие страны региона испытывают дефицит ископаемого топлива, что стимулирует развитие возобновляемых источников энергии. • Правительственная поддержка: Многие страны региона активно поддерживают развитие возобновляемой энергетики.

Проект направлен на разработку прототипа многолопастного ветрогенератора с вертикальной осью вращения в основе которого лежит трехфазный генератор аксиального типа и крыльчатое колесо в качестве ротора, которое не имеет осевого подшипника и удерживается за счет магнитной ловушки (удержание ротора в магнитном поле статора), находясь в состоянии левитации. Также в крыльчатом колесе реализована поворотно-рычажная система, которая позволяет укладывать лопатки в том секторе колеса, где возникает встречный поток ветра, тем самым снижая лобовое сопротивление. В поворотно-рычажной системе имеются подвижные магниты ротора, которые с усилением скорости ветра и переходом лопатки в вертикальное положение сдвигаются максимально близко к обмотке статора для максимального индуцирования электродвижущей силы (ЭДС) . Компактный корпус ветрогенератора выполняется из конструкционного пластика, что позволяет существенно снизить массу агрегата. Наибольшее распространение в мире получила конструкция ветрогенератора с тремя лопастями и горизонтальной осью вращения. Данная конструкция использует осевой подшипник для вращения вала и преобразования энергии ветра в электроэнергию. Ключевые отличия ветрогенератора "Ветр-Эн" заключаются в следующем: Цена: Конечная стоимость генератора "Ветр-Эн" мощностью 5 кВт сопоставима с конкурентными решениями мощностью 2 кВт. Новизна и эффективность: Старт от 0,5 м/с и работа при любом направлении ветра - Низкий порог скорости ветрового потока для начала выработки электроэнергии позволяет использовать его в условиях с низкой скоростью ветра, что повышает эффективность в умеренных климатических зонах. Кроме того, возможность работы при любом направлении ветра увеличивает область применения установки. Отсутствие осевого подшипника и удержание в состоянии левитации, техническая сложность и износ осевых подшипников являются распространенными проблемами у других ветрогенераторов. Отсутствие указанного выше осевого подшипника в предложенном решении позволяет избежать этих проблем, что может существенно увеличить надежность и длительность эксплуатации устройства. Независимые поворотные лопатки крыльчатого колеса - Использование независимых поворотных лопаток с рычаговой системой в связке с магнитами позволяет оптимально адаптировать производительность к изменениям скорости и направления ветра, что увеличивает эффективность ветрогенератора. Исключение сил трения и увеличение срока службы - Техническое решение системы левитации сочетается с конструкцией крыльчатого колеса, что помогает избежать воздействие сил трения, снизить износ и повысить долговечность всего устройства. Эффективное использование энергии ветра - Адаптивная система крыльчатого колеса в сочетании с магнитной ловушкой позволяет оптимизировать преобразование кинетической энергии ветра в электрическую, повышая эффективность работы ветрогенератора.