Надійність, економічність, технологічність, – всі ці умови стали ключовими при проектуванні вітросоняної енергоустановки конструкції В.В.Перевалова.
Попередній глибокий аналіз практики застосування існуючих основних схем і конструкцій вітряних і сонячних енергоустановок показав, що всі вони в принципі не можуть бути економічними, оскільки виконані за принципом «об’єднання недоліків».
Найбільш наочний приклад: класичний трилопатевий вітряк з горизонтальною віссю обертання. Для того, щоб він працював, йому потрібні довгі лопаті, причому, чим довше, тим краще, оскільки знижується індуктивний опір. Але це рішення вимагає величезних опор довжиною до ста метрів і вище. Відповідно, все редукторне господарство і генеруюче обладнання теж «підноситься» на цю висоту, додаючи маси конструкції. В результаті, все це спорудження перетворюється в складну багатоступеневу консоль, що вимагає величезних мас для гасіння зовнішніх і автоколивань (простіше кажучи, вібрацій і шуму, виробленого при роботі). Вітряк, який чуйно реагує на всі коливання швидкості вітрового потоку, вимагає, як наслідок, складного багатоступінчастого інверторно-регулюючого комплексу.
У підсумку, ми маємо сучасну картину: всі вітрові електрогенерації в ЄС ґрунтуються на «інвестиційних» тарифах в 44 євроцента за кВт * год і «звичайних» тарифах в 28 євроцентів за кВт * год. Більш того, європейці свідомо пішли на деяке збільшення цієї неекономічності, повсюдно впроваджуючи саме трилопатеві вітряки, незважаючи на те, що аеродинаміка однозначно віддає перевагу однолопастним, на яких цілком досяжна, наприклад, швидкохідні 25-30. Але вони дуже погано виглядають, нагадують одноруких інвалідів, в той час як трилопатеві витончені і легко вписуються в будь-який пейзаж.
У сонячної електрогенерації, через ще більш низький ККД фотоелектричних перетворювачів, без державної підтримки ситуація була б зовсім катастрофічною. І ця підтримка здійснюється по абсолютно політичних мотивах.
Тому для нової конструкції був обраний зовсім інший шлях проектування і конструювання.
Якщо коротко, то це шлях створення конструкцій аналогічних автомату Калашникова і танка Т-34: кожна з деталей конструкції, може бути, і не є вершиною конструкторської майстерності, але всі разом вони утворюють конструкцію, здатну боротися і перемагати визнаних лідерів світового ринку.
Перш за все, кожна деталь і агрегат пристрою повинні виконувати кілька функцій, а саме кількість деталей повинно бути зведене до мінімуму, особливо це стосується вузлів обертання (підшипників і сполучених з ними деталей) і сполучених.
Ветросолнечной у становленнЯ В.В.Перевалова
Вітроротор – це відцентрова турбіну з вертикальною віссю обертання. Лопатки ротора мають спеціально розроблений для даної конструкції профіль, захищений патентом. Для їх розрахунку був застосований секторальний метод, що дозволяє в кожному з положень лопатки ротора отримати максимальне можливе зусилля. В даний час в ЦАГІ реалізується велика програма продувок для уточнення і підтвердження теоретичних розрахунків, за якими цілком можна розраховувати на коефіцієнт використання енергії вітру (КВЕВ) близько 0,5.
Для отримання електроенергії за допомогою вітроротора використовуються два основних види генераторів: тихохідний, знімає навантаження з осі вітроротора, так і швидкохідний, який використовує діаметр ротора. В даний час проводяться роботи по розробці генератора безпосереднього приводу.
Істотним елементом новизни в пристрої є використання вітроротора як маховика. За розрахунками, він знімає проблему найскладніших хвилинних і десятихвилинних коливань швидкостей вітру. В результаті цього можна піти на істотне зниження складності (і, відповідно, ціни) інвертора. Більш того, зараз розробляється унітарні інверторні-регулюючі пристрої з питомою собівартістю близько 100 доларів за кіловат.
Направляючий апарат різко (на чверть) збільшує потужність вітроротора. До речі, в ході випробувань і досвіду практичної експлуатації було доведено, що оптимізований по вітрах направляючий апарат не тільки не затінює вітроротор, але і забезпечує за рахунок ефекту «зворотного обтікання» істотне (до 10%) збільшення потужності пристрою. До речі, в 2009 році цей ефект був підтверджений незалежними дослідженнями та описаний в літературі.
Лопатки направляючого апарату крім своєї основної функції ще і забезпечують рекордну жорсткість і міцність конструкції. Все це дозволяє розраховувати на успішне проходження випробувань.
Пристрій показує рекордні показники генерації, оскільки об’єднання вітрової та сонячної електрогенерації відбувається без збільшення захоплюваної поверхні. Сонячні панелі прикріплені до аеродинамічних поверхонь і не виходять за габарит конструкції. В результаті, відбувається просте підсумовування коефіцієнтів використання енергії вітру і Сонця. Це змушує авторів пристрою запропонувати інтегруючий показник – коефіцієнт використання енергії навколишнього середовища. Потенціал пристрою дозволяє розраховувати на коефіцієнт до 0,7, тобто з одного квадратного метра захоплюваної (освітлювальної) поверхні можна отримати до 700 Ватт електричної потужності.
Пристрій вийшов практично безшумним, оскільки немає коливань лопатей, що, до речі, це різко знижує і вібронагруженість всієї конструкції в цілому.
Всі вузли і матеріали конструкції пристрою мають підтверджений ресурс в кілька десятків років при регулярних і кваліфікованих регламентних роботах. Мова не йде про акумуляторну батарею, але навіть вона в нормальних умовах зможе пропрацювати не менше 3-5 років.
Розробники з самого початку робіт по створенню ВСЕУ розробляють його як «пакетний» пристрій, що працює за принципом «включив і забув».
