Парусный вертикальный ветродвигатель своими руками. Ветрогенераторы с жёсткими и парусными лопастями. Минусы и недостатки
Проблемой использования ветрогенераторов в Украине, России и многих других европейских странах и странах СНГ является низкая среднегодовая скорость ветра в местах наибольшей потребности в электроэнергии (3-5 метра в секунду, а очень часто дует ветер со скоростью менее 3 метров в секунду). Для решения этой проблемы применяют лопастные ветряки на больших высотах (50-100 метров) или устанавливают их в ветряных местах, например, в ущельях, на пригорках, в прибрежных местах и т.д. Или покупают ветрогенератор мощностью в 10 кВт для того, чтобы он вырабатывал 2 кВт, но это как минимум дороговато и далеко не всем эти методы подходят. Что делать? Парусный ветрогенератор
!
Если обратиться к цифровым показателям – видно, что заявленные мощности лопастные ветрогенераторы выдают при скоростях ветра 8-15 м/с; при этом минимальная скорость ветра (так называемая скорость страгивания) 2,5-4 м/с., максимальная эксплуатационная – 25-45 м/с. Несколько другие показатели имеют многолопастные и стаксельные (парусные) ветряки. Минимальная скорость ветра 0,5-1,5 м/с. Максимальная мощность при скоростях ветра 6-20 м/с, максимальная эксплуатационная скорость ветра – 15-30 м/с.
Разница характеристик определяется в основном «заполненностью» окружности, которую описывают лопасти. Чем полнее - тем ниже рабочая скорость ветра. Таким образом ветряки парусного типа, наоборот, даже в слабые ветра (ниже 3 м/сек) вырабатывают электроэнергию.
Преимущества парусных ветрогенераторов (ветряков):
- минимальная скорость ветра для страгивания 0,5-1,5 м/с;
- парус практически мгновенно подстраивается под силу и направление ветра, что обеспечивает возможность работы парусного ветряка в широком диапазоне скоростей ветра, от самых малых до буревых (50-60 м/с);
- легкие лопасти большой площади, чтобы «снять» энергию с минимального ветра и меньше инерционность;
- лопастник половину порывов ветра просто пропускает из-за своей высокой инерционности;
- парус дешевле и легче лопасти, что упрощает ремонт, выше ремонтопригодность;
- доступность материала лопасти (парусина, парашютный шелк и пр.) в отличие от композитных стеклопластиков, спецсплавов и сот лопастей вертикальных ветряков;
- лопасти можно сложить буквально в трубочку и легко транспортировать;
- такой ветряк можно сделать своими руками, поскольку тут не очень важна точность и балансировка лопастей;
- парусные ветряки могут быть вертикальными и горизонтальными;
- не создаются шумовые инфразвуки и радиопомехи (паруса радипрозрачны);
- благодаря сравнительно медленному вращению парусов-лопастей обеспечивается безопасность для человека и животных;
- компактность, безопасность, простота монтажа и обслуживания;
- невысокая стоимость вырабатываемой энергии.
Недостатки парусных ветрогенераторов (ветряков):
- при усилении ветра они теряют преимущество, а на сильных ветрах проигрывают лопастним ветрогенераторам из-за усиления трения о воздух.
- имеет меньшую по сравнению с лопастником быстроходность, поэтому нужен более тихоходный генератор или мультипликатор с больши передаточным числом;
При среднем и сильном ветре парусный ветряк выгоден и для отопления домов, дач, ферм, курятников, теплиц, парников и пр. В остальных случаях - парусный ветряк гарантировано обеспечивает электроснабжение для получения света и работы бытовых электроприборов, особенно удобна работа параллельно с общественной энергосетью с помощью простейшего АВР. Даже небольшая ВЭУ обеспечит данную возможность.
Экология потребления.Наука и техника: Можно сказать, что парусный ветряк один из самых простых, но в тоже время один из самых неэффективных существующих ветряков. КИЭВ парусного ветряка не может быть выше 20% даже теоретически.
Человечество использует паруса с незапамятных времен, уже много тысяч лет. Вобщем, сколько себя помнит. Когда о аэродинамике еще и понятия не имели. Но ветряные мельницы уже крутились и лодки под парусами уже плавали. Правда в те времена пользовались обычно плоскими парусами. В средние века были изобретены паруса более совершенные, что тут же повлекло резкий скачок в развитии мореплавания, и как следствие - наиболее громкие географические открытия. Но до сих пор парус продолжает служить и будет служить людям до тех пор, пока дует ветер.
Как выглядит парусный ветряк вам должно быть понятно из фотографий. Не вдаваясь в дебри аэродинамики, можно сказать, что парусный ветряк один из самых простых, но в тоже время один из самых неэффективных существующих ветряков. КИЭВ парусного ветряка не может быть выше 20% даже теоретически. Это означает, что вы будете получать только 1/5 часть мощности ветрового потока, попадающего на лопасти парусного ветряка. Например, если ветер дует со скоростью 5 м/с, а ветряк у вас 5 метров в диаметре, то мощность ветрового потока будет ок. 1500 Ватт. Вы же реально можете снять с ветряка только 300 Ватт (в лучшем случае). И это с пятиметровой конструкции!
К счастью только низким КИЭВ (коэффициент использования энергии ветра) недостатки парусного ветряка и ограничиваются. Дальше идут только достоинства.
Парусный ветряк - самый тихоходный ветряк. Его быстроходность редко приближается к 2, а обычно находится в диапазоне от 1 до 1,5. И все из за его чудовищной аэродинамики.
С другой стороны, парусный ветряк - один из самых чувствительных ветряков. Он работает с самого низа диапазона скоростей ветра, начиная буквально от штиля, с 1-2 метров в секунду. А это намаловажный фактор в условиях центральной России, где ветер редко бывает больше 3-5 метров в секунду. Тут, где более быстроходные ветряки по большей части бьют баклуши, парусный ветряк будет хоть что то выдавать. Хотя, как вам наверное известно, Россия не славится ветряными мельницами, тут не приморская Голландия и ветра нас не балуют. Зато было много водяных мельниц.
Еще одним достоинством парусного ветряка является удивительная простота его конструкции. Вал ветряка, на подшипниках, естественно, на валу - ступица. К ступице прикреплены «мачты», обычно из от 8 до 24-х. А от мачт отходят косые паруса из прочной тонкой материи, как правило, синтетической. Другая часть паруса крепится шкотами, которые выполняют и роль регуляторов угла поворота парусов и роль противоштормовой защиты. Т.е. самое примитивное парусное вооружение, проще, чем на самой простой яхте.
Именно эта простота конструкции и не позволяет отправлять парусный ветряк в архив технических достижений человечества. Для переносного, перевозного, походного, аварийного варианта парусный ветряк - достаточно достойная конструкция. В собранном варианте он представляет собой упаковку не больше, чем палатка. Паруса свернуты, мачты сложены. Даже 2-х метровый парусный ветряк на ветре в 5 метров/сек даст верных 25-40 Ватт энергии, чего с лихвой хватит для зарядка аккумуляторов и связной и навигационной аппаратуры, да и для незамысловатой системы освещения на мощных светодиодах хватит.
Невысокая по определению мощность парусного ветряка наводит на мысль о применении в качестве генератора шагового двигателя аналогичной мощности (30-40 Ватт). Ему тоже не требуются высокие обороты, 200-300 в минуту вполне хватит. Что идеально согласуется с частотой оборотов ветряка. Ведь он при быстроходности 1,5, будет выдавать эти 200 оборотов уже при ветре 4-5 метров в секунду. Используя готовый шаговый двигатель вы тем самым избавите себя от достаточно серьезной мороки по изготовлению электрогенератора. Поскольку изначально подразумевается наличие редуктора или мультипликатора, то легко можно согласовать обороты парусного ветряка и генератора.
Если сделать вариант с жесткими (пластиковыми парусами), то можно будет несколько увеличить быстроходность, правда за счет некоторого снижения мобильности. В разобранном виде ветряк будет занимать больше места.
Поэтому если ваши амбиции по запряганию ветра в свою телегу ограничиваются мощностью в пару-тройку десятков Ватт для зарядки небольших и средних аккумуляторов, (до 100 А.ч), организацией простого освещения с помощью инвертора до 220 вольт и энергосберегающих ламп, то парусный ветряк - весьма и весьма достойный вариант. Это будет пусть и не самый эффективный в плане использования энергии ветра, но очень бюджетный и быстро окупаемый вариант. 2-3 метровый ветряк будет выдавать вам до 1 КВт энергии в сутки.
В качестве походного, парусный ветряк будет дешевле самого дешевого бензинового электрогенератора и окупит себя изначально.
Стационарные парусные ветряки строят изначально большие именно из-за их невысокого КИЭВ. Не менее 5-6 метров диаметром, иначе нет смысла. Такой ветряк уже стабильно будет выдавать до 2-3 Квт энергии в сутки. И при рачительном ее использовании, их можно превратить в 3-5 Квт осветительной энергии (например для освещения теплицы или парника). А при использовании теплового насоса - в 5-6 Квт тепловой энергии, что позволит отапливать небольшой садовый домик в 20-30 кв. метров и серьезно экономить топливо.
Поэтому парусный ветряк, несмотря на свою архаичность конструкции остается способом использования ветра все еще заслуживающим внимания. Особенно в зоне слабых ветров.
Верхний предел рабочей скорости ветра у парусного ветряка не более 10-12 метров в секунду. И то у самых надежных ветряков. Поэтому при конструировании парусного ветряка следует серьезно озаботиться штормовой защитой. Например сделать «ломающиеся» мачты, на основе конструкции антенны Куликова, или придумать устройство расслабляющие шкоты, что бы превратить паруса во флаги, или складывать мачты при помощи тросов –растяжек, и т.д. опубликовано
Парусный ветрогенератор отличается материалом своих рабочих лопастей. Если в ветрогенераторах обычных типов лопасти – жёсткие, то здесь они изготавливаются из материалов, которые могут под действием ветра изменять площадь своей рабочей поверхности: парусины, брезента, нетканых слоистых материалов.
О недостатках ветрогенераторов с жёсткими лопастями
Ветрогенераторы традиционного исполнения – системы весьма инерционные: для того, чтобы раскрутить лопасти до более-менее значительной угловой скорости, необходим сильный ветер. Это подтверждается и многочисленными теоретическими выкладками, и практическими вариантами различных конструкций данных ветрогенераторов. Итог неутешителен: например, для лопастей или винта с размахом 3 м, и при минимально необходимом числе оборотов генератора 400 мин -1 , окружная скорость винта/лопасти должна быть не менее 500 км/ч! Иначе, требуемый перепад давлений, при котором жёсткая лопасть не только начнёт вращаться, но и станет при этом вырабатывать хоть какую-нибудь электроэнергию, соответствует скорости ветра не менее 10 м/с. Но и это ещё не всё. Распределение давления ветра на жёсткие лопасти происходит крайне неравномерно: большая часть приходится на центральную часть лопасти, угловая скорость которой намного ниже, чем периферийных областей. Такой неприятный факт приводит к тому, что для увеличения коэффициента использования энергии ветра (КИЭВ) – аналог более привычного термина КПД - необходимо увеличивать размах лопастей до неприлично больших размеров – 10 и более метров! И сразу возникают проблемы – где установить такой монстр, как защитить птиц от истребления вращающимися лопастями, каким образом обслуживать и т.д. И даже в наиболее оптимистичных конструкциях ветрогенераторов с жёсткими лопастями их КИЭВ не превышает 20%.
Виды парусных ветрогенераторов
Практически разрабатываются в двух вариантах:
- с круговыми парусными лопастями;
- с круговым парусным колесом.
Ветрогенераторы первого исполнения используют парусные лопасти треугольной формы. Форма треугольника подбирается индивидуально, в зависимости от силы ветра в данной местности. Во многих случаях из-за простоты используют заваленный прямоугольный треугольник (см. рис. 1), хотя для промышленного изготовления более технологичными будут парусные лопасти в виде равнобедренных треугольников (см. рис.2).
В чём же эффективность использования парусных лопастей?
Весь секрет – в упругости материала лопасти, благодаря чему струя воздуха при встрече с поверхностью паруса отклоняется на некоторый угол в сторону и передаёт при этом свою кинетическую энергию парусной лопасти. Последняя начинает вращаться (быстрее это получится у лёгких лопастей с большой площадью) и передавать полезную энергию валу электрогенератора. Вследствие этих особенностей парусный ветрогенератор начинает производить полезную работу уже при скоростях ветра 5 м/с – вдвое меньших, чем для генератора с жёсткими лопастями.
Такие парусные генераторы разрабатываются и производятся во многих странах мира: в США, Франции, России (СКТБ "Энергия-гравио», г.Таганрог) и др.
Вместе с тем парусные ветрогенераторы лопастного исполнения обладают существенными недостатками – низкой стойкостью лопастей (вызванной ограничениями по применяемым материалам) и всё же недостаточным (хотя и большим, чем у ветрогенераторов с жёсткими лопастями) КИЭВ. Объясняется это тем, что круговой парус по определению не сбалансирован, не уравновешен и, следовательно, активен только с одной стороны. При внезапном изменении направления ветра такая лопасть сначала остановится, а потом очень медленно начнёт набирать обороты.
Таких недостатков лишен парусный ветрогенератор с парусным колесом, разрабатываемый и производимый фирмой Saphon Energy (Тунис). В генераторе Saphonian лопасти и вращающиеся части отсутствуют. Внешне конструкция схожа со спутниковой антенной (см. рис. 3).
С помощью воздушных клапанов парус ветрогенератора совершает возвратные высокочастотные колебательные движения. При помощи механической системы эти колебания воспринимаются поршнями гидравлической системы, которые преобразуют энергию получаемой энергии в давление несжимаемой жидкости. Именно энергия давления этой жидкости и используется в дальнейшем для вращения вала электрогенератора.
КИЭВ генератора Saphonian достигает 80%, что в 2 раза превышает эффективность лопастных парусных генераторов. И хотя, строго говоря, Saphonian не представляет собой парусный ветрогенератор в «чистом» виде, его принцип работы заслуживает самого широкого рассмотрения и внедрения.
Подводим итоги
В чём заключаются плюсы парусных ветрогенераторов:
- более высокий, по сравнению с традиционными ветрогенераторами, КИЭВ;
- меньший уровень шума;
- работоспособность при меньших значениях силы и скорости ветра;
- лёгкость и доступность для внедрения;
- безопасность в эксплуатации и обслуживании.
Появились достаточно давно, чтобы успеть обрасти массой вариантов конструкции. Одним из старых, но до сих пор успешно применяющихся и развивающихся вариантов конструкции является парусный ротор. Долговечность конструкции вызвана высокой чувствительностью - большая площадь лопастей позволяет эффективно принимать энергию ветра.
На потоках с низкой скоростью, когда обычные еще не запустились, парусники уже вращаются и вырабатывают энергию. Эти преимущества заставляют конструкторов постоянно совершенствовать конструкцию, создавать новые, более эффективные разработки.
Ветряк-водокачка
Прототипом нынешних парусных турбин был ветряк-водокачка . Он преобразовывал энергию ветра во вращательное, а затем - в возвратно-поступательное движение, заставляя двигаться помпу, подающую из скважины воду на поверхность. Конструкция была проста и весьма надежна, такие ветряки существуют до сих пор.
Примечательно, что внешний вид ветроколеса был практически таким же, что и на нынешних моделях, хотя со времени появления первых промышленных образцов прошло более 100 лет. Единственным отличием является жестяные лопасти у старых образцов и мягкие тканевые у современных.
Современные ветрогенераторы с парусным ротором
Нынешние конструкции выполняют несколько другую задачу. Они вырабатывают электроэнергию, хотя принцип действия остается прежним - превращение энергии ветра во вращательное движение.
С появлением новых технологий и материалов изменился и внешний вид парусного ротора. Лопасти теперь представляют собой рамы лепестковой формы из трубы. На нее натягиваются паруса из плотной синтетической ткани, не боящейся влаги или перепадов температуры. Иногда рама не имеет замкнутой формы, представляя собой подобие буквы «Г».
Обычно парус имеет треугольную форму с вершиной у центра вращения. Одна из сторон треугольника, примыкающая к вершине, не присоединена к раме. Под давлением ветра она несколько выгибается, образуя лопасть с оптимальным для данной силы ветра профилем. Вращение начинается при малых скоростях ветра - уже при 3-4 м/сек генератор способен заряжать аккумуляторные батареи.
Основное преимущество парусников - простота конструкции и возможность отремонтировать или целиком изготовить ее самостоятельно. По сравнению с лопастями, склеенными из стеклоткани или нарезанными из полипропиленовых труб, изготовление и замена не составляют никакого труда. При этом, существуют и промышленные образцы. Они, как правило, производятся небольшими коллективами, но конструкции весьма интересны. Так, есть модели, объединяющие парус и диффузор.
Лопасти расположены не в плоскости, а наподобие лепестков полураскрывшегося цветка. Поток ветра попадает в такой раструб, уплотняется и с максимальным усилием действует на основание лопасти. Давление на этот участок не опасно, а энергия передается наиболее эффективным образом.
Известны также парусники с вертикальной осью вращения. Они во многом повторяют обычные конструкции, в основном, карусельного типа. Строение паруса имеет специфический тип, исключающий одинаковое воздействие на рабочую и тыльную стороны лопастей.
Парусник своими руками
Высокие достоинства парусных ветрогенераторов побудили многих любителей заняться изготовлением подобных конструкций. Принципиальным отличием от других типов ветряков является только сам ротор, остальные элементы установки у всех разновидностей ветрогенераторов одинаковы.
Крыльчатка парусного типа имеет малую массу и вес. Это означает, что инерция покоя мала, нагрузка на опорные конструкции и подшипники также невелика. Еще одной особенностью является способность парусников самостоятельно наводиться на ветер, что снижает сложность создания ротора. Диаметр крыльчатки можно сделать достаточно большим, увеличивая способность принимать энергию потока с большей эффективностью.
Для изготовления лопастей используются металлические трубы. Распространенный вариант - изготовление замкнутой окружности наподобие обруча, от центра расходятся радиусные планки, являющиеся креплениями парусов. Их количество может быть разным, в зависимости от силы ветров в регионе - чем сильнее поток, тем большее число лопастей понадобится сделать. Такое соотношение делается для образования большего количества щелей в плоскости крыльчатки, пропускающих ветер и снижающих излишнюю нагрузку.
Крыльчатка должна быть качественно отбалансирована. Это особенно важно при больших диаметрах (для , способных обеспечить весь дом, понадобится до 10 м диаметра). Кроме того, надо предусмотреть возможность торможения колеса и смены парусов при выходе их из строя. Установка ветряка производится на отдалении от дома или построек, должна обеспечивать контакт с достаточно мощными потоками ветра.
Парусные ветряки конструкции Gravio, могут быть реализованы как с горизонтальной, так и вертикальной осью вращения ветроколеса. И главной особенностью ветряков (ВЭУ) Gravio является то, что эти ветряки парусные.
То ли дело, что парусники «визуально» тянут нас в прошлое и не так эстетичны, как красивые современные лопастники! Но НАМ ТО ЧТО НУЖНО? Красота и эстетика? Или РАБОТА агрегата(электричество) при слабом ветре??? А тем более, что парусники для того и собираются, чтобы там, где лопастники будут просто стоять и глаз радовать своею эстетикой(при 3х-4х м/с), они (парусники), несмотря на свою громоздкость и НЕэстетику, уже ПАХАЛИ и ВЫРАБАТЫВАЛИ мощность!
Несмотря на то, что к самому Gravio можно относиться подозрительно, так как он ведет на своем сайте и форуме не совсем «прозрачно», тем не менее вопрос не в самой личности Gravio, а в тех идеях, которые он излагает в своих кратких статьях, ответах и комментариях на форумах.
Основная часть сухопутных парусников Gravio является наследниками древнего критского ветроколеса, различные варианты которого продолжают использовать в ветряных мельницах Испании, Греции и в других странах Средиземноморья. Учитывая, что цивилизация Крита — это одно из направлений прарусской цивилизации, можно считать, что парусное ветроколесо - это одно из великих изобретений русского народа. когда-то проживающего на Крите.
По сравнению с лопастями классических мельниц, например, голландских или российских, парусные лопасти проще в изготовлении, эксплуатации или ремонте. У паруса есть одна важная особенность, которой нет у классической лопасти. Парус практически мгновенно подстраивается под силу и направление ветра, что обеспечивает возможность работы парусного ветряка в широком диапазоне скоростей ветра, от самых малых до буревых (50-60 м/с). Так как паруса располагаются по периферии ветроколеса, то даже при слабом ветре такое ветроколесо передает на ось электрогенератора заметную мощность, тогда как сечение лопасти у классического лопастного ветряка уменьшается от центра к периферии, поэтому лопастные ветряки, не способны утилизировать слабый ветер.
Данные парусные ветрогенераторы являются изобретениями Gravio, такой ник взял себе, наверное, Каплий Владимир Иванович, часть изобретений которого лежат на Луне и Венере.
В конструкции парусных ветряков Gravio есть много положительных качеств. Они отличаются от традиционных лопастных ветроустановок дешевизной, абсолютной экологичностью, способностью использовать энергию слабых ветров (2...5м/сек) и все это на фоне полного отсутствия больших вращающихся разнесенных масс, которые обеспечивают довольно высокую степень безопасности для окружающих. К примеру, классическую лопастную вертушку- маломерку нельзя поставить на пасеке из-за вероятности смертоубийства пчел и другой живности. Отсутствуют звуковые возмущения, вибрации и другие отрицательные стороны традиционных ветряных систем.
Предлагаемые Gravio парусные ветрогенераторы лучше всего подходят для сельской местности. Сельскому жителю, имеющему подворье, постоянно приходиться запаривать корм животным или обогревать теплицы. Кроме того, для нужд хозяйства нужна и механическая энергия, к примеру, для водоподъема или прессования самана. В зависимости от комплектации парусные ВЭУ поставляются в однофазном исполнении и трехфазном. Типовые модели: 1кВт, 4кВт, 10кВт. Максимальная мощность - до 100кВт. Комплект: поворотная опора (механизм крепления на штангу), мотор-редуктор, ветро-колесо, две запасных лопасти (паруса). Напряжение на выходе: 380В. Дополнительная комплектация: аккумуляторные батареи, зарядное устройство, инвертор, электроника, мачта, крепеж.
Эта информация дает достаточно полное представление, что парусные ветроустановки Gravio могли бы при массовом применении в сельской местности и в небольших городах решить многие проблемы, которые из-за плохого управления энергосетями России возникают всё чаще и чаще. Возможно, стоимость кватт*часа на таких установках будет выше, чем получаемого из общей сети, но кто будет возмещать убытки в случае отключения населенного пункта от общей сети? Почему при расчете стоимости кватт*часа никогда не учитывается упущенная выгода, а иногда и прямые убытки тех, у кого отключается электроэнергия? Что-то не было слышно, чтобы Чубайс покрыл убытки Москвы и москвичей при известной энергетической катастрофе в Москве. Люди немного помучились, и на этом всё завершилось. Добрый у нас народ при безжалостном государстве с безсовестными чиновниками и бизнесменами.
О достоинстве ВЭУ с горизонтальной осью вращения прекрасно высказался сам Gravio. Но у Gravio есть варианты ВЭУ c вертикальной осью вращения. И опять вместо жесткой лопасти в ветроколесе используется «гибкий» парус. В качестве устройства, передающее вращение от оси ветроколеса к оси электрогенератора, используется задний мост автомобиля: от УАЗа до КАМАЗа. Соответственно и мощность таких ВЭУ достигает 100 кватт и более.
Естественно, варианты парусных ВЭУ, предложенные Gravio, не единственные. Многие авторы, как в Европе, так и в США, работают над различными вариантами парусных ветроколес.
Основными достоинствами его конструкций является то, что они доступны для самостоятельного изготовления сельскими жителями из широко распространенных комплектующих. Электрогенератор - асинхронный мотор подходящей мощности, который подключается по схемам, хорошо известным любому грамотному электрику. Паруса имеют простое крепление и противобуревую защиту, в качестве которой выступает стальной трос заранее рассчитанного диаметра, который при достижении критической силы ветра просто рвется, предоставляя парусам полоскаться по ветру. Для приведения колеса в «боевую» готовность достаточно заменить порванный трос на новый.
Колеса парусников вращаются медленно, но обладают большой мощностью и моментом. Удалённое относительно оси вращения расположение парусов позволяет утилизировать струйки слабого ветра. В принудительной раскрутке парусник не нуждается. Ткань паруса очень гибко «подстраивается» под любой ветер, что позволяет извлекать из ветра мощность (энергию) с максимально возможным КПД без применения специальной системы управления. Ориентируется ветроколесо по ветру самостоятельно, а благодаря малой инерции и высокой «флюгерности» ветроколесо осуществляет это быстро и без потери мощности. При большом радиусе парусного колеса ему не страшны неравномерности в скорости ветра по высоте, так как каждый парус, работая на общую ось, гибко сам подстраивается под силу и направление локального воздушного потока. Кроме того, паруса в «рабочем» состоянии, создают между собой систему воздушных каналов, воздух в которых перенаправляется в таком направлении, что обеспечивается увеличение мощности ветроколеса, в том числе за счет эффекта присоединенных масс, так как увеличение скорости воздуха между парусами приводит к падению давления между ними, а значит, в эти зоны будет устремляться воздушные потоки, «пролетающие» рядом с ветроколесом. Т.е. эффективная площадь сечения воздушного потока, которая будет формировать итоговую мощность ВЭУ больше ометаемого парусником сечения, если брать в расчет диаметр колеса. И весь этот воздушный поток «перехватывается» парусами с высокой эффективностью.
Известно, что мощность ветряка прямопропорциональна ометаемой площади и кубу скорости ветра. Максимальная мощность ветряка с ометаемой площадью в 1 кв.м. при скорости ветра в 10 м/с примерно составляет 600 ватт. Так как парусный ветряк быстрее поворачивается по ветру, чем классический лопастник, самостоятельно вращается при ветрах слабее 1 м/с, то за одинаковое время эксплуатации «парусник» при той же ометаемой площади снимет с ветра больше энергии, чем классический лопастник. Парусник при изменении направления ветра на 180 градусов этот факт просто не заметит, так как его колесо будет вращаться и в том и другом случае в одну сторону. Классический лопастник половину порывов ветра просто пропускает из-за своей высокой инерционности, а на слабые порывы ветра, даже дующие вдоль оси ветроколеса, не в состоянии реагировать. При изменении направления сильного ветра на 180 градусов лопастник изменит свое вращение на обратное. А это уже совсем плохо. Тут никакой флюгер не поможет.
Выбирая источник энергии, т.е., сеть или парусник, необходимо учитывать не только параметры ВЭУ, но самое главное, надо заранее выяснить, а есть ли, вообще, смысл устанавливать ветряк. Мощность ветряка должна соответствовать мощности ветров на выбираемом участке земли и заданной высоте. При наличии большого количества солнечный дней остановить свой выбор на солнечных батареях и солнечных коллекторах. Но в любом случае иметь собственный безтопливный источник энергии в наше бурное и сложное время всегда полезно. Важно, чтобы государство этому процессу хотя бы не мешало. И тогда сухопутная парусная флотилия будет способна решить проблемы энергетической безопасности многих граждан России, особенно в сельской местности. Лишняя энергия в наше время - то же самое, что лошадь и меч в Средние Века.
Таким образом, Парусный Ветрогенератор:
* Позволяет эффективно использовать энергию ветра с высоким КПД за счет использования большой площади ветрового потока;
* За счет сравнительно медленного движения парусных элементов (по сравнению с ветротурбинами), безопасна для человека и животных, не создает шумовых инфразвуков и радиопомех;
* Работает в приземных воздушных потоках. Турбулентность приземного воздушного потока мало влияет на эффективность работы;
Цель использования технологии «Парусных Ветрогенераторов» заключается:
1. В максимальном использовании мощности ветрового потока, то есть входит в установку ветер 10 м/сек, а после отбора энергии выходит ветер 2-3 м/сек.
2. В компактности, безопасности, и в упрощении монтажа и обслуживания.
3. В снижении шума, отсутствии вредных инфразвуков, безопасности для птиц и человека.
4. В снижении стоимости вырабатываемой электроэнергии
5. В исключении необходимости в сверхвысоких технологиях уровня самолётостроения, как это имеет место при создании лопастных ВЭУ.
6. В доступности Парусной ВЭУ для широкого потребления.
7. В наземном базировании установок, что также влияет на удобство обслуживания и в итоге на цену киловатта.
