PL219319B1 - Układ przeciwoblodzeniowy do turbin wiatrowych - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Dziedzina techniki

Przedmiotem wynalazku jest układ do odladzania i przeciwoblodzeniowy stosowany do Układów Przetwarzania Energii Wiatru (dalej WECS), Układy Przetwarzania Energii Wiatru ze wspomnianym układem do odladzania i przeciwoblodzeniowym oraz sposób zapobiegania i unikania narastania lodu na łopatach turbin wiatrowych w Układach Przetwarzania Energii Wiatru (WECS). W szczególności, zaproponowano układ do zapobiegania i/lub eliminowania narastania lodu na łopatach wirnika WECS podczas pracy układu w określonych warunkach klimatycznych i środowiskowych.

Narastanie lodu na profilu skrzydła, a zwłaszcza na łopacie wirnika turbiny wiatrowej, poważnie wpływa na parametry hydrodynamiczne wspomnianych elementów. W szczególności znacznie zmieniają się siła nośna i opór dotyczące zarówno pojedynczego profilu jak i łopaty jako całości z jej profilem trójwymiarowym, a tym samym rozkład ciśnienia wzdłuż odpowiednich powierzchni. Często jest bardzo trudno ocenić, w jaki sposób czynniki te zmienią się w zależności od osadzania się lodu na tych powierzchniach. W konsekwencji, na łopatę w trakcie pracy działają różne siły gnące i skręcające w stosunku do warunków konstrukcyjnych, oprócz znaczącego pogarszania ogólnej sprawności aerodynamicznej turbiny wiatrowej.

Reasumując, energia wytwarzana przez wirnik WECS, kiedy na łopatach wirnika jest lód jest znacznie mniejsza niż ta wytwarzana bez lodu. Trzeba do tego dodać poważny problem polegający na tym, że łopata, ze względu na zwiększone i różne rozkłady masy spowodowane lodem, jaki znajduje się wzdłuż odpowiednich powierzchni, ma zupełnie zmodyfikowane zachowanie statyczne i dynamiczne w stosunku do warunków konstrukcyjnych.

Ponadto w takich warunkach roboczych istnieje niedający się pominąć problem związany z bezpieczeństwem WECS, zarówno w kategoriach bezpieczeństwa ludzi jak i rzeczy, które znajdują się blisko układu, oraz z możliwością awarii i uszkodzenia samego układu. Istotnie, jeżeli łopaty pracują z lodem na swoich powierzchniach, może się zdarzyć, w całkowicie nieprzewidywalny sposób, że kawałki lodu oderwą się od łopat.

Takie zdarzenie powoduje następujące fakty:

1) obiekty lub ludzie wokół układu są uderzane przez takie kawałki lodu;

2) powstają gwałtowne i prawie nieprzewidywalne naprężenia strukturalne, w zasadzie o charakterze aerosprężystym, jeżeli wirnik turbiny wiatrowej pracuje.

Ze względu na duże wymiary WECS ostatniej generacji, w których wirniki mogą mieć średnicę dziewięćdziesiąt metrów, a wysokość wież może dochodzić do stu metrów, to w wypadku powstania warunków do odrywania się lodu, nagłe i nieprzewidywalnie duże masy lodu mogą oderwać się jak kule od łopat, powodując znaczne szkody w otoczeniu. Konsekwencje takiego wydarzenia nie są wcale nieprawdopodobne, włącznie z prawnymi, i można je łatwo wyczuć intuicyjnie.

O ile chodzi o punkt 2), to nie jest to wcale problem mniejszej wagi. Kiedy WECS pracuje, wibracje strukturalne o charakterze aerosprężystym mogą wytwarzać znaczne naprężenia strukturalne zarówno w pojedynczych łopatach jak i w całym układzie. Może pojawić się zjawisko rezonansu strukturalnego z uszkodzeniem łopaty (i sytuacja nie łatwo przewidywalnego zjawiska „trzepotania, ponieważ rozkład ciśnienia na powierzchni łopaty może być znacznie inny niż w warunkach konstrukcyjnych) jak również układu jako całości (rozpadanie się mostów na początku dwudziestego wieku ze względu na obciążenie wiatrem jest dobrze znane z literatury).

Wspomniane powody powodują zatrzymywanie WECS kiedy na łopatach zostanie wykryty lód. Takie zatrzymywanie może być dłuższe lub krótsze w zależności od powagi problemu. Istotnie, jeżeli nie ma możliwości odpowiedniego usunięcia lodu za pomocą dostępnych urządzeń odladzających, konsekwencją jest możliwość eksploatacji takich układów tylko podczas ograniczonej liczby dni w roku, jeżeli są zainstalowane w szczególnie krytycznych obszarach, w których trzeba wziąć pod uwagę powstawanie lodu. Istniejące szacunki świadczą o stratach energii elektrycznej około 20-50% normalnej produkcji rocznej w stosunku do układów pracujących w sposób ciągły.

Obecnie znane jest kilka rozwiązań mających na celu próby rozwiązania problemu powstawania lodu na łopatach WECS. Układy używane do tego celu bazują na w zasadzie trzech zasadach działania:

I) wykorzystywanie ciepła wchłanianego przez okładzinę powierzchni łopaty z termicznego promieniowania słońca;

II) lokalne ogrzewanie powierzchni łopat, na których może powstawać lód;

PL 219 319 B1

III) cyrkulacja ogrzanego powietrza wewnątrz korpusu łopaty w celu przeniesienia ciepła na zewnętrzną powierzchnię łopaty, na której może powstać oblodzenie, za pomocą wewnętrznego przewodzenia ciepła.

Jest oczywiste, że układy pierwszego typu mają pewną skuteczność tylko w obecności słońca i dlatego tylko podczas dnia i w warunkach klimatycznych dobrego promieniowania słońca. Ale ze względu na to, że najbardziej krytyczne warunki robocze pod względem narastania lodu występują w nocy, takie układy zawodzą właśnie w wtedy, gdy są najbardziej potrzebne.

W układach według punktu II) stosuje się na ogół arkusze z materiału opornego elektrycznie lub termoprzewodzącego, wbudowane w powierzchnię łopaty i ogrzewane na zasadzie zjawiska Joule'a. Takie arkusze są ogrzewane elektrycznie i w trakcie budowy stanowią dodatkowe i przewodzące elektrycznie masy działające na płytkie warstwy łopaty, zwłaszcza w obszarach narażonych na oblodzenie.

Wspomniane typy systemów wyglądają, że nadają się do tego celu, a mianowicie nadają się zarówno do zapobiegania tworzeniu się lodu podczas pracy WECS i do eliminowania lodu tworzonego na łopatach, na przykład podczas zatrzymywania układu. Jednakże mają one takie wady, że dotychczas tego typu rozwiązania stosowano tylko w bardzo niewielu układach, prawie zawsze do celów badawczych.

Istotnie, dla zapewnienia sprawnego działania urządzenia odladzające i przeciwoblodzeniowe typu II) muszą być przede wszystkim złożonym mechanizmem regulowania i sterowania tworzeniem się lodu. W mechanizmach tych stosuje się czujniki lokalizujące lód, oprogramowanie robocze do regulacji i sterowania zdolne do sterowania doprowadzaniem energii elektrycznej do obszaru, w którym występuje niebezpieczeństwo tworzenia się lodu. Problemy ze złożonością, kosztem, niezawodnością i eksploatacją układów WECS okazują się dość znaczne w dłuższym okresie czasu.

Ponadto energia elektryczna potrzebna do ogrzewania płyt za pomocą efektu Joule'a może mieć wcale niemały, nie do pominięcia, udział w całej energii wytwarzanej przez WECS, i w określonych warunkach może ona nawet zużywać ilość energii elektrycznej bardzo zbliżonej do wytwarzanej. Powoduje to drastyczne zmniejszenie rzeczywistej sprawności układu z dość niezadowalającą wydajnością w krytycznych warunkach pracy.

Kolejną wadą jest to, że w wypadku jałowej pracy WECS, a mianowicie obracania się wirnika bez wytwarzania energii elektrycznej, energia elektryczna potrzebna do zapobiegania lub eliminowania tworzenia się lodu musi być pobierana z sieci elektrycznej i układ w tych warunkach nie daje deficytowy.

Ponadto wspomniane płyty termoprzewodzące, przyklejone do powierzchni łopaty bardzo łatwo się zużywają, co wymaga częstych prac konserwacyjnych i zmniejsza dostępność maszyny do wytwarzania energii elektrycznej. Wspomniane płyty, w zasadzie wykonane z materiału metalowego, przyciągają również wyładowania atmosferyczne. Pioruny mogą poważnie uszkodzić nie tylko układ odladzający i przeciwoblodzeniowy, ale również dostępne urządzenia elektryczne i maszyny, i w pewnych wypadkach powodują uszkodzenia wirnika, w który uderzą pioruny.

W wypadku zasilania wspomnianych płyt dużą ilością energii elektrycznej, powstają bardzo silne wirujące pola elektrostatyczne, z taką konsekwencją, że wokół WECS powstaje niepożądane zanieczyszczenie powietrza i niepożądane efekty zakłóceń elektromagnetycznych.

Kolejną, niedającą się pominąć, wadą wspomnianych rozwiązań jest to, że wszystkie gwarancje udzielane przez producenta na turbinę wiatrową traci się z chwilą wprowadzenia w strukturę łopaty urządzenia odladzającego lub przeciwoblodzeniowego, traktowanych jako urządzenia zakłócające strukturę łopaty.

Ponadto zweryfikowano eksperymentalnie, że lód, w określonych warunkach środowiskowych i klimatycznych, może gromadzić się wszędzie na powierzchni łopaty, więc łopata powinna być prawie cała pokryta płytami termoprzewodzącymi.

Wynikające z tego koszty wytwarzania i eksploatacji sięgają zakazanych poziomów, co, razem z niepewną wysoką sprawnością całkowitą układu, czynią go zdecydowanie nieopłacalnym.

O ile chodzi o układy typu III), istnieje dokumentacja patentowa opisująca urządzenia do cyrkulowania ogrzanego powietrza wewnątrz korpusu łopaty, przystosowane do jego podgrzewania oraz również powierzchni zewnętrznej za pomocą wewnętrznego przewodnictwa termicznego materiału, z którego jest wykonany korpus łopaty. Przykładem jest niemiecki patent DE 196 21 485, do którego treści można się odwołać w celu opisu i szczegółów odpowiedniego rozwiązania.

PL 219 319 B1

We wspomnianym patencie, do każdej łopaty przystosowano recyrkulację powietrza wewnętrznego, sterowaną za pomocą wentylatora, przy czym powietrze jest ogrzewane za pomocą oporności elektrycznej. Wszystkie te elementy składowe są usytuowane w piaście wirnika. W szczególności, istnieją dwie rury, które kierują ogrzane powietrze do sekcji natarcia łopaty, przy czym jest rura zdolna do odprowadzania go z tylnej sekcji łopaty w celu umożliwienia wewnętrznej recyrkulacji powietrza.

Cechą charakterystyczną wspomnianego rozwiązania jest istnienie małych otworów wylotowych na dalszym końcu łopaty z przeznaczeniem do unikania gromadzenia się skroplonej wody w tych miejscach, w których strumień jest zimniejszy wskutek tego, że jest bardziej odległy od generatora ciepła. Dalszy koniec łopaty jest w rzeczywistości miejscem, w którym istnieje największe prawdopodobieństwo tworzenia się lodu. W celu doprowadzenia do wspomnianego końca możliwie dużo ciepła, wewnątrz łopaty możemy dodatkowo zapewnić, w pobliżu krawędzi natarcia, ciągłe wspomaganie materiału przewodzącego termicznie, np. aluminium. Takie rozwiązanie przyczynia się do wytworzenia skutecznego mostu termicznego dla ogrzewania, ponieważ łopata wirnika jest na ogół wykonana z materiału kompozytowego o zmniejszonej przewodności termicznej, na przykład materiału złożonego z żywicy i szkła.

Taki układ ma następujące wady. Pierwsza polega na tym, że dla rzeczywistych wymiarów łopat, których grubość może dochodzić w niektórych miejscach do 60 mm, konieczne jest doprowadzanie mnóstwa energii cieplnej do powietrza krążącego wewnątrz łopaty, w celu skutecznego ogrzania całego korpusu łopaty, włącznie ze stosowną powierzchnią zewnętrzną. Turbina wiatrowa wyposażona w taki układ, przy założeniu, że z powodzeniem dostarczamy i przekazujemy całą niezbędną energię do uzyskania efektu przeciwoblodzeniowego, ma bardzo niską sprawność, kiedy występuje niebezpieczeństwo oblodzenia. Wynika to z tego, że mając na celu ogrzanie powierzchni łopaty, musimy ogrzać całą masę łopaty, co prowadzi do znaczących ilości energii elektrycznej przekształcanej na ciepło.

Znane jest również to, że używanie wentylatorów wewnątrz wirujących elementów jest silnie zniechęcane również przez producentów wentylatorów, ponieważ istnieje duże prawdopodobieństwo wadliwego działania i pękania z powodu działania sił Coriolisa na wirujące części wentylatora.

Podsumowując, opisane rozwiązanie wymuszonej cyrkulacji powietrza można w rzeczywistości przeprowadzić tylko po zatrzymaniu układu, ze wszystkimi wynikającymi z tego ograniczeniami logistycznymi, jakie można sobie wyobrazić.

W dokumentach DE 842 330 i DE 198 02 574 pokazano urządzenia przeciwoblodzeniowe turbiny wiatrowej do zespołu turbiny wiatrowej, w których w każdej łopacie turbiny wiatrowej znajduje się otwór na jej profilu, usytuowany korzystnie w końcowej części rozpiętości łopaty, w powiązaniu ze strumieniem powietrza wpływającym w łopaty i ogrzewanym przez zachodzące na siebie części generatorów prądu elektrycznego i silników elektrycznych. Otwory na profilowanej łopacie są rozmieszczone i skonstruowane tak, żeby umożliwiały ogrzanemu strumieniowi powietrza wewnątrz łopaty ciągłe wpływanie w łopatę na zasadzie sił odśrodkowych, a tym samym wymienianie ciepła z wewnętrznymi częściami łopaty w celu ogrzania łopaty.

Znany jest również niemiecki wzór użytkowy DE 200 14 238 U1. W dokumencie tym powietrze cyrkuluje wewnątrz korpusu łopaty w taki sposób, że jest ogrzewane za pomocą ciepła odpadowego z urządzeń elektrycznych znajdujących się w gondoli turbiny wiatrowej. Zastosowano układ wentylacji zdolny do działania również z pracującym wirnikiem, ponieważ wentylator do wymuszania cyrkulacji powietrza znajduje się w gondoli urządzenia. Zastosowano ponadto układ rozprowadzania ogrzanego powietrza o działaniu ciągłym wewnątrz każdej z łopat.

Wadą przykładu wykonania jest to, że jest on raczej złożony i trudny do realizacji, ponieważ stosuje się w nim płyny pośrednie do realizacji wymiany termicznej pomiędzy ciepłem odpadowym z urządzeń elektrycznych a powietrzem krążącym wewnątrz łopaty.

Ponadto ma on również tę samą wadę, widoczną również w cytowanym wcześniej patencie niemieckim DE 196 21 485, tj. znacząca grubość łopaty, wykonanej z materiałów o słabej przewodności, nie gwarantuje skutecznego i sprawnego ogrzewania powierzchni łopat.

Ponadto ciepło doprowadzone za pomocą wymuszonej cyrkulacji strumienia płynu wewnątrz urządzeń elektrycznych z pewnością nie wystarcza do unikania problemu tworzenia się lodu w szczególnie krytycznych warunkach środowiskowych. W tym celu zawsze musimy dodać stałą ilość ciepła, uzyskiwanego typowo za pomocą efektu Joule'a.

Co należy podkreślić, to z pewnością słaba przewodność termiczna materiału, z którego jest wykonana łopata, co znacznie ogranicza wymianę ciepła pomiędzy strumieniem płynu a korpusem

PL 219 319 B1 łopaty. Syntetyzując, nawet komplikując konstrukcję łopaty poprzez wprowadzenie przewodzących termicznie części metalowych, które powinny dojść do jej dalszego końca, okazuje się, że urządzenie ma słabą sprawność. Sprawność rośnie jeżeli z sieci elektrycznej pobiera się dużą ilość energii elektrycznej w celu ogrzania korpusów łopat turbin powietrznych, z tą wadą, że WECS ma słabą sprawność całkowitą w krytycznych warunkach roboczych. Reasumując, w cytowanych rozwiązaniach patentowych wybrano istotnie taki typ przewodności cieplnej, a mianowicie wewnętrzną konwekcję ciepła z korpusu łopaty na powierzchnię zewnętrzną, która okazała się głównym ograniczeniem sprawności układu odladzania i przeciwoblodzeniowego. Taki typ rozwiązania prowadzi w istocie rzeczy do zużywania dużej ilości energii termicznej do pożądanego celu, nie będąc zdolne do wysyłania ciepła tylko do konkretnych obszarów powierzchni łopaty, na której może wystąpić lód. W szczególności, obszarem na końcach łopaty, na którym najbardziej zwraca się uwagę na tworzenie się lodu, jest dokładnie ten sam obszar, do którego przypływa wspomniany wewnętrzny strumień powietrza o najniższej temperaturze, przewyższając już ciepło do tych obszarów w pobliżu zamka łopaty.

Z publikacji niemieckiego zgłoszenia patentowego DE 19802574 A1 znana jest instalacja siłowni wiatrowej, która zawiera generator i turbinę posiadającą co najmniej jedną łopatę wirnika, gdzie ścieżka przepływu przebiega częściowo wewnątrz łopaty wirnika i wypływa przy powierzchni łopaty wirnika przy ustniku wypychającym. Ciepło generowane przez generator jest przenoszone na strumień powietrza w ścieżce przepływu. Wokół łopaty wirnika generuje się strumień przepływu, który ma różne ciśnienia w zależności od położenia łopaty, przy czym ustnik wypychający leży w obszarze niskiego ciśnienia. Łopata wirnika ma krawędź natarcia i krawędź spływu, przy czym ustnik znajduje się przy lub w pobliżu krawędzi spływu.

Z publikacji europejskiego zgłoszenia patentowego EP 0436243 A2 znany jest system przeciwoblodzeniowy dla krawędzi natarcia statku powietrznego. Gorące sprężone powietrze jest wypychane z przestrzeni znajdującej się za krawędzią natarcia przez wiele małych otworów w powierzchni krawędzi natarcia do strumienia powietrza nacierającego na krawędź natarcia. W pierwszym przykładzie wykonania, system przeciwoblodzeniowy wykorzystuje część systemu dystrybucji powierza dla systemu kontroli przepływu laminarnego. Zamiast zasysać powietrze do skrzydła, jak w przypadku trybu sterowania przepływem laminarnym, w trybie przeciwoblodzeniowym przepływ zostaje odwrócony poprzez wydmuchiwanie gorącego sprężonego powietrza na zewnątrz skrzydła. W drugim przykładzie wykonania system przeciwoblodzeniowy jest stosowany jedynie w trybie przeciwoblodzeniowym.

Z publikacji europejskiego zgłoszenia patentowego EP 0475658 A1 znany jest profil lotniczy łopaty turbiny, który ma pary otworów wytwarzających strumień powietrza, uformowane na cięciwach rozmieszczonych na ścianach poprzecznych przebiegających pomiędzy naprzeciwległymi ścianami bocznymi profilu lotniczego i dzielących pustą komorę profilu lotniczego na szereg odrębnych wnęk. Pary otworów w pierwszej i drugiej poprzecznej ścianie kierują przepływ powietrza w przeciwnych kierunkach z wewnętrznych otworów w przestrzeniach w kierunku krawędzi natarcia i spływu profilu lotniczego. Pary otworów w pierwszych poprzecznych ścianach mają pary osi, które rozchylają się od siebie w kierunku chłodzącego przepływu powietrza w stronę krawędzi natarcia profilu lotniczego tak, aby powodować kolejno oddziaływanie na części naprzeciwległych ścian bocznych kolejnych wnęk pierwszej serii wnęk przez przepływ powietrza chłodzącego, zanim opuści ono profil lotniczy przez otwory wylotowe w krawędzi natarcia. Pary otworów w drugich poprzecznych ścianach mają pary osi, które rozchylają się od siebie w kierunku przepływu chłodzącego powietrza w stronę krawędzi spływu, aby powodować kolejno oddziaływanie na części naprzeciwległych ścian bocznych kolejnych wnęk drugiej serii wnęk przez przepływ powietrza chłodzącego, zanim opuści ono profil lotniczy przez otwory wylotowe w krawędzi spływu.

Z publikacji niemieckiego zgłoszenia patentowego DE 10000370 A1 znana jest siłownia wiatrowa zaprojektowana tak, że ma co najmniej jeden kanał chłodzący, przez które wpływa czynnik chłodzący, korzystnie powietrze. Układ chłodzący i linia operacyjna są przyłączone do siłowni wiatrowej. Obecne są również układy elektryczne do konwersji energii wiatru na energię elektryczną.

Z publikacji patentu amerykańskiego US 6145787 znane są ogrzewalne łopaty energetycznej turbiny wiatrowej, jak również sposób ogrzewania i odladzania łopat turbiny za pomocą tkanin przewodzących, które przemieszczają i/lub niwelują nagromadzenia lodu na łopatach turbiny poprzez elektrotermiczny element grzejny, który jest umieszczony na turbinie lub z nią zintegrowany dla skutecznego odladzania łopat. Przedstawiono wiele sposobów projektowania łopat turbiny, jak również materiały grzejne oraz zastosowanie tych materiałów.

PL 219 319 B1

Celem wynalazku jest rozwiązanie wspomnianych powyżej znanych dotychczas wad, ze wskazaniem znaczącej poprawy urządzeń odladzających i przeciwoblodzeniowych, które można użyć w Układach Przetwarzania Energii Wiatru.

W ramach tego zakresu, celem wynalazku jest realizacja prostego i niezawodnego układu odladzającego i przeciwoblodzeniowego, który wymaga mniej prac konserwacyjnych i wykazuje mniejsze koszty realizacji i wdrażania.

Kolejnym celem wynalazku jest zwiększenie w zdecydowany sposób liczby dni w roku, podczas których WECS mogą pracować w sposób ciągły w stosunku do układów, w których stosuje się znane rozwiązania. W układzie odladzającym i przeciwoblodzeniowym według wynalazku można całkowicie uniknąć zatrzymywania wyłącznie ze względu na zagrożenie oblodzeniem, albo rzeczywiste tworzenie się lodu na łopatach.

Innym celem jest zagwarantowanie wysokiej sprawności WECS również w szczególnie krytycznych warunkach tworzenia lodu, z eliminacją konieczności jego zatrzymywania.

Kolejnym celem układu odladzającego i przeciwoblodzeniowego według wynalazku jest wykazywanie właściwości przeciwoblodzeniowych również wtedy, gdy wirnik jest na biegu jałowym, tj. z generatorem elektrycznym niewytwarzającym energii elektrycznej. W takim układzie można w rzeczywistości unikać stosowania zewnętrznego źródła energii elektrycznej, jak, na przykład, energii elektrycznej pobieranej z sieci elektrycznej.

Kolejnym celem jest ułatwienie prac konserwacyjnych dla pojedynczych łopat wirnika, zwłaszcza w przypadku czyszczenia powierzchni. Istotnie, problemem związanym z działaniem turbiny wiatrowej jest osadzanie się resztek organicznych i nieorganicznych ze strumienia płynu uderzającego w łopatę, które gromadzą się zwłaszcza w obszarach odpowiadających krawędzi profilu łopaty, modyfikując jego właściwości hydrodynamiczne.

Kolejnym celem jest zmniejszenie poziomu emisji dźwięków wynikających z obrotu łopat turbiny wiatrowej.

Jeszcze innym celem wynalazku jest eliminacja lub zmniejszenie tworzenia się i gromadzenia wspomnianych osadów stałych na łopatach.

Dla osiągnięcia tych celów, przedmiotem wynalazku jest urządzenie odladzające i przeciwoblodzeniowe, WECS ze wspomnianym urządzeniem odladzającym i przeciwoblodzeniowym oraz sposób zapobiegania i eliminowania tworzenia się lodu na łopatach wirnika turbin wiatrowych w WECS, mających właściwości według załączonych zastrzeżeń, które stanowią integralną część niniejszego opisu. We wspomnianym urządzeniu odladzającym i przeciwoblodzeniowym, oraz odpowiadającym im sposobie zastosowano koncepcje rozwiązania, które jest zupełnie nowe w dziedzinie WECS.

Istota wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest układ turbiny wiatrowej wytwarzający energię elektryczną, posiadający układ odladzający i przeciwoblodzeniowy, który to układ turbiny wiatrowej zawiera: wieżę podtrzymującą i mocującą układ turbiny wiatrowej do ziemi lub fundamentu; gondolę usytuowaną na wieży, która to gondola zawiera wewnątrz kapsułę; urządzenia elektryczne przekształcające ruch obrotowy wirnika w energię elektryczną doprowadzaną do sieci elektrycznej oraz dostarczaną do pomocniczych urządzeń elektrycznych obsługujących układ turbiny wiatrowej; wirnik usytuowany przylegle do gondoli oraz zamocowany na obrotowym wale, przy czym wirnik zawiera pewną liczbę łopat obracalnych w wyniku działania wiatru uderzającego w łopaty; środki do przepływu płynu wewnątrz łopat wirnika. Układ charakteryzuje się tym, że gondola i kapsuła zawierają co najmniej jeden otwór w połączeniu płynowym z zewnętrznym otoczeniem gondoli do wprowadzania powietrza do wewnątrz kapsuły; zaś układ turbiny wiatrowej ponadto zawiera wewnątrz wydrążony element dopasowujący, zawierający co najmniej jedno ujście otworowe skierowane w kierunku kapsuły gondoli, co najmniej jedną wewnętrzną przegrodę do odchylania przepływu powietrza pochodzącego z kapsuły oraz ponadto zawiera pierwsze wewnętrzne przestrzenie i drugie wewnętrzne przestrzenie we wnętrzu łopat wirnika, dla przepływu płynu z kapsuły do ujścia otworowego a następnie do wydrążonego elementu dopasowującego i dalej do wewnętrznej przegrody, bez utraty płynu nawet podczas obrotu wirnika tak, że przepływ płynu krąży wewnątrz pierwszych i drugich wewnętrznych przestrzeni od podstawy do wierzchołka każdej łopaty. Łopaty wirnika mają, co najmniej na części powierzchni zewnętrznej łopat, otwory połączone płynowo z pierwszymi i drugimi wewnętrznymi przestrzeniami we wnętrzu łopat, przy czym otwory zawierają co najmniej pierwszą serię przelotowych otworów umieszczonych co najmniej przy krawędzi natarcia profili każdej z łopat, otwory przystosowane są do wypuszczania przepływu

PL 219 319 B1 płynu na powierzchnię zewnętrzną, przy czym przepływ płynu wywoływany jest przez różnice ciśnień pomiędzy wnętrzem a zewnętrznym otoczeniem układu turbiny wiatrowej.

Korzystnie, pierwsza seria przelotowych otworów jest połączona płynem z pierwszymi wewnętrznymi przestrzeniami łopat.

Korzystnie, otwory zawierają drugą serię przelotowych otworów która jest połączona płynowo z drugą przestrzenią wewnątrz łopat, przy czym druga seria otworów znajduje się co najmniej przy krawędzi spływu profili każdej z łopat wirnika.

Korzystnie, otwory połączone z płynem w pierwszych i drugich przestrzeniach wewnątrz łopat znajdują się na wierzchołkowej części każdej z łopat wirnika.

Korzystnie, kapsuła zawiera urządzenia elektryczne, przy czym kapsuła stanowi przestrzeń akumulacyjną płynu i zawiera wewnętrzne powierzchnie ogrzewane, wymieniające ciepło pomiędzy płynem a ogrzewanymi powierzchniami urządzeń elektrycznych układu turbiny wiatrowej.

Korzystnie, co najmniej jeden otwór i co najmniej jeden wentylator i/lub element sprężający wymuszające cyrkulację płynu wewnątrz kapsuły oraz zwiększające różnicę ciśnień.

Korzystnie, układ zawiera tarczę rozprowadzającą związaną z wydrążonym elementem dopasowującym, z co najmniej jednym ujściem otworowym, z co najmniej jedną wewnętrzną przegrodą układu turbiny wiatrowej dla przepływu płynu wewnątrz pierwszych i drugich przestrzeni wewnątrz łopat oraz z kapsułą stanowiącą przestrzeń akumulacyjną płynu, przy czym tarcza rozprowadzająca jest elementem wytwarzającym przez obrót przerywany przepływ płynu.

Korzystnie, tarcza rozprowadzająca znajduje się pomiędzy kapsułą i co najmniej jednym ujściem otworowym.

Korzystnie, w wirniku zastosowana jest druga tarcza rozprowadzająca związana z wydrążonym elementem dopasowującym i selektywnie sterująca, przez obrót kątowy, wpływaniem płynu do pierwszych i drugich przestrzeni wewnątrz łopat.

Korzystnie, druga tarcza rozprowadzająca jest elementem wybierającym przez obrót kątowy pierwszą przestrzeń i/lub drugą przestrzeń albo żadną z pierwszej ani drugiej przestrzeni układu turbiny wiatrowej.

Korzystnie, kapsuła jest przymocowana do gondoli.

Korzystnie, kapsuła ma zewnętrzną powierzchnię wykonaną z materiału będącego izolatorem termicznym.

Korzystnie, kapsuła jest co najmniej częściowo wewnętrznie powleczona materiałem przewodzącym termicznie połączonym z urządzeniami elektrycznymi tworząc mostek termiczny dla powierzchni ogrzewanych ogrzewających płyn krążący wewnątrz kapsuły.

Korzystnie, co najmniej jeden otwór dla cyrkulacji płynu wewnątrz kapsuły zawiera co najmniej okno w ścianie przedniej kapsuły oraz co najmniej otwór usytuowany z tyłu kapsuły, jak również jeden lub więcej otworów usytuowanych w tylnej części gondoli.

Korzystnie, wirnik zawiera piastę, sztywno związaną z obrotowym wałem, przy czym obrotowy wał jest z kolei sztywno połączony z urządzeniami elektrycznymi, zaś wydrążony element dopasowujący dla każdej z łopat wirnika jest sztywno połączony z jednej strony z piastą a z drugiej strony z podstawą łopaty.

Korzystnie, wydrążony element dopasowujący posiada co najmniej jedno ujście skierowane ku co najmniej oknu kapsuły, jak również skierowane ku przegrodom odchylającym przepływ przez zarówno wydrążony element dopasowujący jak i podstawę łopaty.

Korzystnie, tarcza rozprowadzająca jest związana z obrotowym wałem i usytuowana pomiędzy ścianą przednią kapsuły a wirnikiem, przy czym tarcza rozprowadzająca zawiera co najmniej jedną dziurę lub otwór umieszczone na tarczy rozprowadzającej, zaś w co najmniej jednym położeniu kątowym tarczy rozprowadzającej co najmniej jedna dziura lub otwór jest w jednej linii z ujściem wydrążonego elementu dopasowującego dla przepływu płynu poprzez tarczę rozprowadzającą.

Korzystnie, co najmniej jeden otwór tarczy rozprowadzającej ma pole przekroju równe polu przekroju ujścia wydrążonego elementu dopasowującego.

Korzystnie, otwory mają kształt wycinka koła i są asymetrycznie rozmieszczone względem środka tarczy rozprowadzającej.

Korzystnie, tarcza rozprowadzająca zawiera mechanizmy redukcyjne/multiplikacyjne połączone z obrotowym wałem i/lub silniki do zmiany efektu przerywania wpływania płynu do ujścia wydrążonego elementu dopasowującego.

PL 219 319 B1

Korzystnie, druga tarcza rozprowadzająca jest związana ruchowo wewnątrz wydrążonego elementu dopasowującego wirnika w sąsiedztwie podstawy łopaty wirnika.

Korzystnie, druga tarcza rozprowadzająca jest elementem regulującym wlot płynu do pierwszych i drugich przestrzeni wewnątrz łopat.

Korzystnie, druga tarcza rozprowadzająca jest zwrócona ku przekrojom kanałów pierwszych i drugich przestrzeni wewnątrz łopat przez przegrody, odchylające przepływ w podstawie łopat.

Korzystnie, druga tarcza rozprowadzająca zawiera w pierwszych sektorach kątowych okna przepływowe pierwszej serii o polu powierzchni równym polu przekroju kanału pierwszej przestrzeni, zaś w drugich sektorach kątowych, odrębnych od pierwszych sektorów kątowych, okna przepływowe drugiej serii o polu powierzchni równym polu przekroju kanału drugiej przestrzeni.

Korzystnie, wentylator i/lub element sprężający jest zamocowany na obrotowym wale.

Korzystnie, urządzenia elektryczne układu turbiny wiatrowej zawierają silnik elektryczny, przemiennik, transformator, co najmniej jeden zespół elektryczny i/lub inne energetyczne lub pomocnicze urządzenia elektryczne.

Korzystnie, transformator i/lub inne energetyczne lub pomocnicze urządzenia elektryczne znajdują się w podstawie wieży układu turbiny wiatrowej.

Korzystnie, kapsuła zawiera otwory w podstawie wieży w sąsiedztwie transformatora i/lub innych energetycznych lub pomocniczych urządzeń elektrycznych, zaś wieża zawiera ponadto co najmniej jeden wlot powietrza połączony płynowo z przestrzenią akumulacyjną kapsuły układu turbiny wiatrowej dla przepływu płynu pobranego z otoczenia zewnętrznego do przestrzeni akumulacyjnej.

Korzystnie, powierzchnia zewnętrzna łopat zawiera wiele zachodzących na siebie ukształtowanych arkuszy zawierających dziury lub otwory.

Korzystnie, powierzchnia zewnętrzna łopat jest z materiału kompozytowego.

Korzystnie, powierzchnia zewnętrzna łopat zawiera górną półskorupę i dolną półskorupę.

Korzystnie, pierwsza seria otworów i/lub druga seria otworów zawiera otwory posiadające stały przekrój przejścia powietrza od powierzchni wewnętrznej do powierzchni zewnętrznej powierzchni łopaty.

Korzystnie, pierwsza seria otworów i/lub druga seria otworów zawiera otwory posiadające rozbieżny przekrój o osi prostopadłej względem kierunku strumienia wiatru, zewnętrznego względem łopaty.

Korzystnie, pierwsza seria otworów i/lub druga seria otworów zawiera otwory posiadające równoległe ściany i skośną oś, tworzącą kąt ostry względem osi prostopadłej do powierzchni zewnętrznej, przy czym kąt ostry ma orientację kierującą wypływające powietrze w tym samym kierunku co strumień wiatru zewnętrzny względem łopaty.

Korzystnie, druga seria otworów zawiera otwory mające równoległe ściany i skośną oś, tworzącą określony kąt ostry względem osi prostopadłej do powierzchni zewnętrznej, przy czym określony kąt ostry posiada orientację kierującą wypływające powietrze w tym samym kierunku co strumień wiatru, zewnętrzny względem łopaty.

Korzystnie, układ zawiera termorezystor zwiększający temperaturę płynu krążącego w układzie turbiny wiatrowej.

Korzystnie, gondola jest związana ruchowo z wieżą orientując gondolę w kierunku maksymalnego przepływu wiatru występującego w miejscu, w którym jest zainstalowany układ turbiny wiatrowej.

Przedmiotem wynalazku jest ponadto sposób zapobiegania i eliminowania tworzenia się lodu na łopatach wirnika układu turbiny wiatrowej opisanego powyżej. W sposobie tym (a) zasysa się płyn albo powietrze z otoczenia zewnętrznego, przez co najmniej jeden otwór układu turbiny wiatrowej; (b) płyn zasysany przemieszcza się do pierwszych i drugich przestrzeni wewnątrz łopat wirnika; oraz (c) wyrzuca się co najmniej część płynu na zewnątrz łopat poprzez otwory na co najmniej części powierzchni zewnętrznej łopat. Sposób charakteryzuje się tym, że wytwarza się warstwę powietrza na co najmniej części zewnętrznej powierzchni łopat wyrzucając co najmniej część płynu przez co najmniej pierwszą serię przelotowych otworów.

Korzystnie, pomiędzy etapami (a) i (b) zapewnia się wymianę ciepła pomiędzy płynem a ogrzanymi powierzchniami urządzeń elektrycznych układu turbiny wiatrowej, przy czym płyn przemieszcza się poprzez przestrzeń akumulacyjną wewnątrz układu turbiny wiatrowej.

Dalsze cele, właściwości i zalety wynalazku staną się czytelniejsze po zapoznaniu się z poniższym szczegółowym opisem i załączonymi figurami, podanymi tylko jako wyjaśniające i nieograniczające przykłady wykonania, na których przedstawiono:

PL 219 319 B1 fig. 1 - turbina wiatrowa w WECS według wynalazku, w rzucie bocznym częściowo w przekroju, schematycznie;

fig. 2 - część układu z fig. 1, w rzucie perspektywicznym, zwłaszcza część łopaty turbiny wiatrowej;

fig. 3 - dwuwymiarowy przekrój szczegółu z fig. 2;

fig. 4 - rzuty przekrojów możliwych przykładów wykonania części szczegółu z fig. 2;

fig. 5 - sposób realizacji szczegółu z fig. 2, schematycznie;

fig. 6 - dalej szczegół z fig. 4;

fig. 7 i fig. 12 boczny i częściowo w przekroju rzut oraz rzut schematyczny, odpowiednio drugiego szczegółu turbiny wiatrowej z fig. 1 oraz jej wariantu;

fig. 8 - objaśnia ten sam widok z fig. 1 ze szczegółami roboczymi zachowania się strumieni powietrza WECS;

fig. 9 - zachowanie się odpowiednich strumieni powietrza z wariantu całego WECS według wynalazku, schematycznie;

fig. 10 i fig. 14 - odpowiednio, drugi i trzeci wariant możliwej konfiguracji WECS według wynalazku, w częściowym rzucie schematycznym;

fig. 11 - kilka możliwych przykładów wykonania szczegółu WECS z fig. 10, w rzucie od czoła; fig. 13 - część szczegółu WECS z fig. 12, w rzucie z góry.

Na fig. 1 pokazano schematycznie WECS do wytwarzania energii elektrycznej, oznaczony całościowo jako 1, w który uderza strumień płynu albo wiatr, który pokazano strzałką, oznaczoną V. W skład układu wchodzą znane elementy strukturalne, jak wirnik, oznaczony jako całość 2, gondola 3 i wieża 4. Wieża 4 stopi na ziemi albo na dnie, gdzie jest skonstruowana instalacja systemu 1. Gondola 3, znajdująca się na wieży 4, jest orientowana w zależności od właściwości wiatru za pomocą znanych urządzeń i układów, których nie pokazano dla uproszczenia.

Wirnik 2 cechuje się tym, że ma w swoim środku piastę 2F, zdolną do osadzania w niej wału obrotowego 7 turbiny wiatrowej WECS 1. We wspomnianej piaście 2F znajdują się elementy dopasowujące lub „przedłużacze 2E sztywno połączone z jej strukturą. Takie elementy dostosowujące 2E są skonstruowane w taki sposób, żeby można było wewnątrz nich przyśrubować każdą z łopat 5 wirnika 2, i można je zobaczyć na fig. 7 i 12. Wirnik 2 w pokazanym przykładzie wykonania ma trzy łop aty 5, które są w zasadzie identyczne. Ze wspomnianym wirnikiem 2 jest związany, w przedniej części gondoli 3, owiewka lub kołpak 6 pełniący funkcje zarówno aerodynamiczne jak i strukturalne. Wewnątrz gondoli 3, a dokładniej w kapsule 11, której właściwości zostaną opisane później, znajdują się wszystkie elementy zdolne do przekształcania ruchu obrotowego wirnika 2 w energię elektryczną, zwłaszcza w prąd przemienny przeznaczony do zasilania sieci elektrycznej podłączonej do WECS 1.

We wspomnianym objaśniającym i nieograniczającym przykładzie wykonania wynalazku, można zauważyć, przedstawiony w sposób schematyczny na fig. 1 i osadzony w znany sposób na wale 7, odpowiednio z zewnątrz di wewnątrz, wirnik 2 i część wirującą R synchronicznego silnika elektrycznego 9. Wspomniany wał 7 może obracać się względem nieruchomej podpory 8 gondoli 3 turbiny wiatrowej WECS 1. Z kolei na takiej podporze 8 jest osadzona statyczna część S silnika elektrycznego 9, która jest zwrócona ku wirującej części R, w znany sposób, umożliwiając wytwarzanie prądu elektrycznego podczas ruchu wirującej części R i kiedy synchroniczny silnik elektryczny 9 jest pod prądem. Wytwarzany prąd jest wysyłany do pośredniego obwodu elektrycznego lub przemiennika IN, a następnie przesyłany do sieci elektrycznej z odpowiednią częstotliwością i napięciem. Wewnątrz gondoli 3 znajduje się kolejny zespół elektryczny 10, połączony elektrycznie z przemiennikiem IN i/lub z siecią elektryczną, składający się z pomocniczych układów elektrycznych zdolnych do zasilania wszystkich urządzeń elektromechanicznych niezbędnych do działania części WECS 1. Takimi częściami są, na przykład, mały silnik elektryczny, który steruje podukładem rozprowadzania gondoli, tj. pochyleniem lub „skokiem łopatek 5 wirnika 2 w zależności od właściwości wiatru, a nie anemometr do pomiaru natężenia i kierunku wiatru, a nie komputer do sterowania działaniem wspominanych urządzeń oraz wiele innych znanych urządzeń elektrycznych nie przedstawionych ze względu na uproszczenie.

Kapsuła 11, przymocowana do gondoli 3, jest w zasadzie zamknięta i składa się z materiału o słabych właściwościach przewodzenia ciepła, na przykład z materiału kompozytowego typu żyw ica ze szkłem. W ten sposób identyfikuje się objętość akumulacji dla powietrza krążącego wewnątrz turbiny wiatrowej WECS 1. Powietrze, izolowane termicznie od otoczenia zewnętrznego, ogrzewa

PL 219 319 B1 się stykając się z ogrzanymi częściami urządzeń elektrycznych 9, 10, IN znajdujących się wewnątrz kapsuły 11.

W tej samej kapsule 11 znajduje się z tyłu jeden lub więcej otworów 11A, z podłączeniem płynu z zewnętrznym otoczeniem w celu wpływania powietrza do środka kapsuły 11 przez jeden lub więcej otworów 3A usytuowanych z tyłu gondoli 3. Patrząc z przodu, w ścianie przedniej 11P znajduje się jedno lub więcej przelotowych okien 11L, umożliwiających powietrzu zassanemu przez otwory 11A w kapsule 11 przepływanie z objętości akumulacyjnej do piasty 2F wirnika 2.

Na fig. 1 pokazano dodatkowo szczytową część 5E łopaty 5, z widocznymi na jej powierzchni 5S otworami lub oknami 12 połączonymi przepływowo z wnętrzem łopaty 5. Taką łopatę 5 można w szczególności zobaczyć w szczegółach na fig. 2 i 3, gdzie pokazano odpowiednio rzut perspektywiczny szczytowej części SE, w którą uderza wiatr V, oraz ogólny przekrój 5P lub profil łopaty 5.

Wspomniane okna lub otwory 12 mogą być okrągłe, eliptyczne lub o dowolnym innym przekroju. Wspomniane otwory 12 mogą również mieć kształt taki sam lub różny, w zależności od pola powierzchni 5S, na której się znajdują, przy czym ich właściwości wybiera się w zależności od specyfic znych studiów oraz wyników obliczeń i eksperymentów.

Na fig. 2 pokazano część końcową 5E łopaty 5, w której powierzchni 5S znajduje się pierwsza seria otworów lub okien 12 w pobliżu jej krawędzi natarcia, oraz druga seria otworów 12T w pobliżu krawędzi spływu. Wspomniane krawędzie są powiązane z każdym z profili łopat 5 związanym z przekrojami poprzecznymi 5P wzdłuż podłużnego biegu łopaty 5. Za pomocą strzałek F pokazano przepływ przez wspomniane otwory lub okna 12 w powierzchni 5S.

Szczytowa część SE jest podzielona wewnątrz dwiema przegrodami 13A i 13B, co wyraźnie widać na fig. 3, gdzie w zasadzie wskazano trzy objętości: pierwszą objętość 14 powiązaną z pierwszą serią 12L otworów 12, drugą objętość 15 powiązaną z drugą serią 12T otworów 12, i na końcu trzecią objętość 16, znajdującą się pomiędzy pozostałymi dwiema, w mianowicie usytuowaną w powiązaniu ze środkową częścią profili. Wewnątrz trzeciej objętości 16 znajdują się dwa wzdłużniki 17A i 17B o funkcjach pomocniczych, które są powiązane z powierzchnią 5S łopaty 5 według wynalazku. Powierzchnia 5S każdej łopaty 5 jest utworzona przez dwie półskorupy 5U i 5L, odpowiednio górną i dolną, wykonane ogólnie z materiału kompozytowego, takiego jak żywica-szkło.

Na fig. 4 pokazano trzy różne możliwe architektury otworów 12 znajdujących się w powierzchni 5S łopaty 5, a mianowicie:

1) pierwszy typ pokazany w rzucie 4a, gdzie otwór 12 ma stały przekrój dla powietrza płynącego z powierzchni wewnętrznej 5Si ku powierzchni zewnętrznej 5Se łopaty 5;

2) drugi typ pokazany w rzucie 4b, gdzie otwór 12 jest rozbieżny i widać w przybliżeniu ortogonalny wał względem kierunku prądu V na zewnątrz łopaty 5, jak w przykładzie 1);

3) trzeci typ pokazany na rzucie 4c, w którym zamiast otworu 12 ze ścianami w przybliżeniu równoległymi i skośnym wałem, tworzącym określony kąt ostry względem wału ortogonalnego do powierzchni zewnętrznej, o takiej orientacji, że powietrze wypływające na zewnątrz ma kierunek zgodny z kierunkiem prądu zewnętrznego V.

Na fig. 2 i 3 pokazano również zachowanie się strumieni powietrza krążących w łopacie podczas działania urządzenia odladzającego i przeciwoblodzeniowego według wynalazku. Takie zachowanie zostanie lepiej objaśnione poniżej. Istnieje strumień powietrza związany z pierwszą objętością 14 pokazany na fig. 2 strzałką F1, oraz strumień powietrza w drugiej objętości 15 oznaczony strzałką F2. Oba strumienie powietrza F1 i F2 płyną od podstawy do wierzchołka każdej łopaty 5. Literą F wskazano następnie strumień płynu krążącego wewnątrz turbiny wiatrowej WECS 1, który właśnie dopłynął do powierzchni 5S i wypływa z otworów 12 tworząc warstwę płynu, jak lepiej opisano dalej.

Na fig. 3 oznaczono literą F powietrze wewnątrz łopaty 5 wypływające z otworów 12, mieszając się z zewnętrznym strumieniem płynu V.

Na fig. 5 i 6 pokazano konkretne przykłady wykonania dwóch półskorup 5U i 5L tworzących skorupę zewnętrzną, a mianowicie powierzchnię zewnętrzną 5S każdej łopaty. W szczególności, wspomniane półskorupy 5U i 5L są wykonane poprzez założenie na zakładkę szeregu kompozytowych arkuszy włóknistych 18, gdzie znajdują się już wewnątrz otwory lub okna 12. W ten sposób rozwiązano problem osłabienia włókna kompozytowego wskutek mechanicznego wiercenia, mającego na celu uzyskanie otworów 12. Następnie takie arkusze 18 są łączone za pomocą klejenia lub innymi znanymi sposobami wytwarzania wspomnianych półskorup 5U i 5L, które następnie są gotowe do montażu ze sobą i do podtrzymywania struktury łopaty 5 znanymi sposobami technicznymi, których tutaj się nie przytacza ze względu na uproszczenie.

PL 219 319 B1

Na fig. 6 pokazano, w rzutach 6a-6c, układ arkuszy 18 i konfigurację w pobliżu każdego z otworów 12. Należy zwrócić uwagę na arkusze 18 z granicami 12B, zdolnymi do indywidualizowania kanału do tworzenia każdego otworu 12, już wykonanego tak, żeby z każdym z otworów 12 pokrywał się wał znajdujący się na powierzchni 5S łopaty 5. Rzuty 6a, 6b, 6c odpowiadają rzutom 4a, 4b, 4c typów otworów 12, które były omawiane poprzednio.

Na fig. 7 pokazano szczegół piasty 2F wirnika 2, w położeniu, w którym łopata 5 jest wstawiona w piastę 2F, w częściowo przekrojowym rzucie w stanie zmontowanym, zgodnie z płaszczyzną przekrojową przechodzącą przez płaszczyznę środkową łopaty 5. Pokazano również szczegół przedłużacza 2E, który jest w zasadzie cylindryczny w kształcie, który ma z boku wylot 19 zwrócony ku kapsule 11 gondoli 3. Piasta 2F jest wykonana w taki sposób, że wygląda jak okrągły pierścień względem okna 11L w kapsule 11, przy czym wspomniany pierścień jest przerwany wylotem 19 względem każdej z łopat 5 wirnika 2. Pomiędzy wylotem 19, który umożliwia przepływ płynu przez okno 11L do kapsuły 11, a wewnętrzną częścią przedłużacza 2E znajdują się znane elementy trzymające 20, których nie opisano tutaj szczegółowo ze względu na uproszczenie. Takie elementy trzymające 20 są zdolne do umożliwiania przepływu strumienia powietrza z kapsuły 11 do wylotu 19, a następnie wewnątrz przedłużacza 2E bez żadnych przecieków na zewnątrz, nawet jeżeli wirnik 2 jest w ruchu, tj. kiedy turbina wiatrowa WECS 1 pracuje. Podstawa 5R łopaty 5 sprzęga się z jedną z podstaw wspomnianego przedłużacza 2E w kształcie cylindra.

W przekroju poprzecznym z fig. 7, numerem identyfikacyjnym 21 oznaczono zespół wewnętrznych przegród zdolnych do odchylania strumienia przepływu wewnętrznego napływającego z kapsuły 11 i piasty 2F. W szczególności, wewnątrz łopaty 5 znajduje się pierwsza przegroda 21A zdolna do wyznaczania wspomnianej pierwszej objętości 14 wewnątrz wspomnianej łopaty 5, która jest połączona w znany sposób z pierwszą grodzią 13A w wierzchołkowej części 5E łopaty 5. W taki sam sposób druga przegroda 21B jest połączona z drugą grodzią 13B w celu wyznaczenia drugiej objętości 15 wewnątrz łopaty 5.

W przedłużaczu 2E znajduje się trzecia przegroda 21C, złączona z poprzednimi przegrodami 21A i 21B, tworząc w ten sposób, po zmontowaniu łopaty 5 z przedłużaczem 2E, tylko jedną przegrodę wewnętrzną 21 do przegradzania cyrkulacji strumienia powietrza wewnątrz dwóch objętości 14 i 15.

Na fig. 8 pokazano cyrkulację strumienia powietrza F w turbinie powietrznej w WECS 1, który stanowi środek do realizacji efektu odladzania i przeciwoblodzeniowego według wynalazku, z modyf ikacjami, jakie opisano dalej.

Drogę strumienia powietrza F krążącego w turbinie wiatrowej WECS 1 z pracującym wirnikiem 2 opisano w sposób następujący.

Strumień powietrza F wpływa z otworu 3A gondoli 3 i, przez otwór 11A w kapsule 11 wpływa do objętości akumulacyjnej utworzonej przez przestrzeń wewnętrzną w kapsule 11. Tutaj przepływa on przez zespół elektryczny 10, przemiennik ΙΝ i, dostając się przez otwory w części statycznej S, przez wirującą część R silnika elektrycznego 9. Stąd, przez okno 11L strumień F dopływa do piasty 2F wirnika 2, a następnie do wewnętrznej części łopaty 5, a mianowicie do pierwszej i drugiej objętości 14 i 15. W rzeczywistości, wewnątrz piasty 2F, strumień F jest odchylany ze względu na obecność przegród 21 (patrz fig. 7), biegnących wewnątrz części wierzchołkowej 5E w każdej łopacie 5, przez grodzie 13A i 13B, wyraźnie pokazane na fig. 2 i 3. W ten sposób, wewnątrz każdej jednej z łopat 5 są wytwarzane dwa oddzielne strumienie F1 i F2 powietrza, biegnące, odpowiednio, od podstawy ku wierzchołkowi łopaty 5, jeden w pierwszej objętości 14, a drugi w drugiej objętości 15, do wypłynięcia przez pierwszą serię 12L i drugą serię 12T otworów 12 znajdujących się w powierzchni 5S każdej spośród łopat 5.

Takie zachowania strumienia powietrza F jest w zasadzie wywoływane przez ogólne różnice ciśnień wytwarzane pomiędzy wewnętrznym i zewnętrznym strumieniem, z uwzględnieniem ruchu obrotowego wirnika 2 oraz odpowiednich efektów kinetycznych, według znanych modyfikacji.

Nawiązując do fig. 2, 3 i 4, strumień powietrza F, wypływający z otworów lub okien 12 współdziała z wiatrem V uderzającym w 5 i wytwarza warstwę albo warstewkę powietrza na zewnętrznej powierzchni SE łopaty 5 z otworami 12, a mianowicie za nim, w kierunku przepływu. Taka warstwa powietrza, z powodu znanych efektów termicznych i dynamicznych, odchyla strumień płynu wiatru V od bezpośredniego uderzania w zewnętrzną powierzchnię 5S łopaty 5, ogrzewając w ten sposób strumień i zapobiegając skraplaniu się i powstawaniu lodu z cząstek wilgoci w wietrze.

Ten wypływa z otworów 12 zapobiega bezpośredniemu uderzaniu wiatru V w powierzchnię 5S nie tylko cząstek wilgoci, ale każdego ciała o stosunkowo małej masie względem masy wypływającego

PL 219 319 B1 strumienia powietrza. Na przykład, małe owady, które masowo gromadzą się na łopatach wirnika turbiny wiatrowej, są odchylane, co wymusza okresowe zatrzymywanie układu w celu ich usunięcia.

Okna lub otwory 12 są wykonane w sąsiedztwie krawędzi natarcia i krawędzi spływu każdego profilu 5P łopaty 5, ponieważ są to miejsca, w których temperatura łopaty jest najmniejsza, a ciśnienie strumienia płynu wiatru V działające na powierzchnie 5S największe, i dlatego największą sprawą jest ryzyko z tworzeniem cząstek lodu. W tym przykładzie jest realizowany taki specyficzny układ otworów 12, ale, korzystnie, na całym profilu może być realizowany inny układ, do kanalizowania, na przykład, powietrza również wewnątrz trzeciej objętości 16 (patrz fig. 3).

W celu lepszego zapobiegania niebezpieczeństwu oblodzenia, wygodne jest tworzenie warstwy płynu powietrznego F równomiernie wypływającego z otworów 12 nie tylko wzdłuż całego profilu 5P, ale wzdłuż powierzchni zewnętrznej 5S każdej danej łopaty 5 przez otwory 12. W tym celu powietrze powinno zawierać odpowiednią ilość entalpii, a otwory i przewody powinny mieć wymiary nadające wypływającemu strumieniowi F powietrza odpowiednie wartości masy, ciśnienia, kierunku, warstwy i natężenia względem prędkości wypływu strumienia z otworów 12. W tym celu otwory 12 mogą mieć odpowiednie wymiary, a na fig. 4 pokazano kilka przykładów.

Jak wiadomo, otwór 12 na rzucie 4a umożliwia ortogonalność przepływu strumienia płynu F do wiatru V, otwór na rzucie 4b umożliwia odzyskiwanie ciśnienia i dlatego zwalnia prędkość wypływu, natomiast jeden z rzutów 4c może w rzeczywistości przyczyniać się do zwiększania energii strumienia płynu wiatru V uderzającego w każdy profil 5P. Taki proces zwiększania energii, jak wiadomo z literatury lotniczej, może poprawiać ogólne parametry aerodynamiczne łopaty 5 a tym samym sprawność aerodynamiczną, zwiększając w ten sposób ogólną sprawność WECS 1, a mianowicie umożliwiając uzyskanie większej mocy na głównych łożyskach turbiny wiatrowej. Istotnie, przy właściwej zawartości entalpii dotyczącej cyrkulacji powietrza wewnątrz WECS 1, wypływający strumień powietrza F może dojść do takiego celu pod określonym kątem względem kierunku strumienia płynu wiatru V uderzającego w powierzchnię 5S każdej z łopat 5.

Reasumując, wynalazek składa się z układu odladzającego i przeciwoblodzeniowego wbudowanych w WECS, w którym wykorzystano efekty termodynamiki płynów dla wypływającego strumienia powietrza na co najmniej części łopaty wirnika turbiny wiatrowej, który z kolei ma entalpię z pewnością większą niż wiatr, który porusza turbinę wiatrową. Ponadto taki układ, w celu zwiększenia zawartości entalpii w wypływającym strumieniu powietrza, wykorzystuje to same ciepło pochodzące z urządzeń elektrycznych znajdujących się w generatorze, które musi być rozproszone podczas ich działania.

Istotnie, zachowanie się płynu F w opisanym WECS 1 może wynikać z dwóch wyraźnie różnych warunków eksploatacyjnych, a mianowicie:

1) z podłączonym wirnikiem R, a tym samym z wytwarzaniem energii elektrycznej i rozpraszaniem ciepła pochodzącego ze wszystkich urządzeń elektrycznych znajdujących się w kapsule 11 WECS 1;

2) z wirnikiem R silnika elektrycznego 9 na biegu jałowym, a tym samym bez wytwarzania energii elektrycznej i rozpraszania ciepła.

W stanie 1) powietrze pobrane z otoczenia WECS, WERS ciśnieniu w przybliżeniu równym ciśnieniu otoczenia, ogrzewa się w objętości akumulacyjnej stykając się z urządzeniami elektrycznymi 9, 10, IN znajdującymi się w kapsule 11 przed wypłynięciem z takiej objętości, tj. z kapsuły 11. Ponadto powietrze traci wilgoć i skrapla się stykając się ze ścianami wszystkich elementów WECS 1. Dlatego z otworów 12 wypływa strumień powietrza F o wyższej temperaturze i większym ciśnieniu w stosunku do strumienia płynu wiatru V uderzającego w powierzchnie 5S łopat i o znacznie mniejszym stopniu wilgotności.

Warunek 2) różni się od warunku 1) brakiem znaczącej wymiany termicznej pomiędzy strumieniem powietrza F a urządzeniami elektrycznymi 9, 10, IN, podczas gdy pozostałe warunki opisanego zjawiska a także zjawisko przeciwoblodzeniowe są bez zmian.

Chcielibyśmy podkreślić fakt, że strumień powietrza F wypływający z otworów 12 współdziała z płynem termodynamicznie nie tylko ze strumieniem płynu wiatru V uderzającym w zewnętrzną powierzchnię 5S z otworami 12, ale z każdym innym płynem lub substancją stałą, która ewentualnie istnieje na zewnętrznej powierzchni 5S łopaty 5, jak woda lub lód. Turbina wiatrowa WECS 1 mogłaby w istocie rzeczy działać przy ulewnym deszczu albo z jakimś lodem, który został uformowany poprzednio.

PL 219 319 B1

Innym punktem, jaki należy podkreślić, jest pulsujący charakter strumienia powietrza F w urządzeniu odladzającym i przeciwoblodzeniowym, co najmniej w kanale pomiędzy objętością akumulacyjną, tj. kapsułą 11 a piastą 2F, i stąd do wnętrza podstawy 5R łopaty 5.

Strumień powietrza F w istocie rzeczy nie przepływa w sposób ciągły z okna 11L kapsuły 11 i wylotu 19 piasty 2F, ponieważ wyloty 19 znajdują się tylko w odpowiednim usytuowaniu względem każdej z łopat 5. Dlatego płyn F jest zasysany wewnątrz każdej z łopat 5 za każdym razem, kiedy odpowiedni wylot 19 jest podłączany do okna 11L. Każda łopata jest w ten sposób zasilana w sposób przerywany w każdej rundzie i podczas określonego przemieszczenia kątowego wirnika 2. Takie przerywanie jest zmienne w zależności od przedniej ściany 11P kapsuły z kilkoma oknami 11L usytuowanymi na obwodzie, na wysokości odpowiadającej tej, na jakiej są wyloty 19 z piasty 2F. Najlepiej, kiedy wspomniane okna 11L mogą tworzyć w zasadzie ciągły okrągły pierścień. Przerywane zasilanie gwarantuje, że strumień powietrza F pozostaje dłuższy czas w objętości akumulacyjnej, stąd z możliwością nabycia większej entalpii na wlocie do podstawy 5R każdej łopaty 5.

Dzięki poprzedniemu szczegółowemu opisowi, jak również pracy reprezentatywnego i nie ograniczającego przykładu wykonania wynalazku, są jasne następujące zalety urządzenia odladzającego i przeciwoblodzeniowego.

Urządzenie odladzające i przeciwoblodzeniowe jest proste i niezawodne w realizacji, nie wymaga żadnego układu sterowania jeżeli jego różne części zostały odpowiednio zwymiarowane. Dlatego jest tanie w realizacji i wdrożeniu w stosunku do znanych układów, które są jednak mniej skuteczne.

Ponadto jest ono z natury rzeczy bezpieczne w działaniu, ze względu na swoją prostotę i brak układów sterowania i kontroli, które prowadzą do bardzo małego ryzyka wadliwego funkcjonowania.

Inną zaletą jest zapewnienie wysokiej sprawności WECS oraz eliminacja zatrzymywania w warunkach roboczych, które są szczególnie krytyczne dla tworzenia lodu. Reasumując, znacznie zwiększa się liczba dni, podczas których WECS może działać w sposób ciągły w stosunku do tego, co jest w wypadku układów, w których stosuje się znane rozwiązania.

Taka skuteczność urządzeń odladzających i przeciwoblodzeniowych jest z powodu efektów termicznych i dynamicznych wytwarzanych przez płyn wypływający z otworów. Efekt termiczny wynika głównie z powodu powstawania granicznej warstwy termicznej o zwiększonej entalpii, gdzie kropelki wchłaniają ciepło w celu częściowego lub całkowitego odparowania, wskutek czego eliminuje się powstawanie lodu na powierzchni łopaty. Zjawisko dynamiki płynu składa się z odchylenia, jaki warstwa powietrza wzbudza w kropelkach wody i uderzające cząstki o różnym charakterze (na przykład owady, piasek).

Zjawisko to jest maksymalne przy pewnej prędkości i wielkości ziarna.

Inną zaletą urządzenia odladzającego i przeciwoblodzeniowego jest to, że jest skuteczne nawet jeżeli wirnik jest na biegu jałowym albo kiedy generator nie wytwarza energii elektrycznej. Układ nie wymaga zasilania elektrycznego do prawidłowego działania i dlatego nie wymaga poboru prądu z sieci elektrycznej, odmiennie niż w znanych rozwiązaniach.

Inną zaletą jest to, że zmniejsza się zarówno liczbę jak i długotrwałości zatrzymywania systemu, ze względu na konieczność usunięcia stałych cząstek z łopat wirnika.

Ponadto wspomniany układ nie zmienia wytrzymałości strukturalnej łopat i gwarancja producenta na łopaty wirnika zachowuje swoją ważność.

Inna zaleta dotyczy zmniejszenia hałasu wytwarzanego przez wirujące łopaty dzięki korzystn emu współdziałaniu pomiędzy strumieniem płynu wypływającego z otworów w łopacie wirnika, a uderzającym w nią głównym strumieniem. Inną zaletą jest wykorzystanie w zasadzie całego ciepła rozpraszanego przez urządzenia elektryczne znajdujące się w WECS do zwiększenia ilości entalpii w krążącym płynie wytwarzającym efekt odladzania i przeciwoblodzeniowy. Innymi słowy, kiedy wirnik pracuje w trybie jałowym, prawie cała energia nie zebrana z głównych łożysk turbiny wiatrowej WECS i z sieci elektrycznej jest odzyskiwana do celów odladzania i przeciwoblodzeniowy.

Jest jasne, że dla osób znających te problemy możliwe jest kilka wariantów urządzenia odladzającego i przeciwoblodzeniowego do WECS według wynalazku, bez wychodzenia poza nowe zasady koncepcji wynalazku; jest również jasne, że w praktycznych wdrożeniach, kształt opisanych szczegółów może być inny, i szczegóły można zastąpić elementami równoważnymi pod względem technicznym.

Na fig. 9 pokazano schematycznie rzut wariantu WECS jako całości w możliwym przykładzie wykonania, oznaczony 1'. Wspomniany wariant, w powiązaniu z fig. 8, ma nieco inną konfigurację swoich części, zdolną do ustalenia przepływu wewnętrznego Fi o nieco zmienionym przebiegu, pokazanego na tej samej figurze.

PL 219 319 B1

W szczególności, wspomniane WECS 1 takiego typu, w którym znajduje się transformator elektryczny TR wewnątrz wieży nośnej a mianowicie w odniesieniu do ziemi w celu eliminacji jakichkolwiek innych znacznych zawieszonych mas. W sąsiedztwie transformatora TR, w podstawie wieży znajdują się wloty powietrza dla strumienia F' krążącego wewnątrz WECS tak, że wlotowy strumień powietrza opływa wspomniany transformator TR. Takie wloty powietrza są jedynymi istniejącymi w całym układzie 1/, ponieważ kapsuła 11' w tym wariancie przykładu wykonania jest zamknięta od tyłu. Dla odmiany, we wspomnianej kapsule 1Γ, która nadal stanowi objętość akumulacyjną dla strumienia powietrza P, znajdują się otwory łączące płyn z wieżą 41, dla przepływu płynu F z wieży 4 do wnętrza kapsuły 11'.

Dlatego strumień powietrza P jest zasysany do podstawy wieży 41, opływa transformator TR i jest kierowany kanałem do wieży 41, do chwili wpłynięcia w objętość akumulacyjną, tj. do kapsuły 11'. Pozostała droga strumienia jest całkowicie analogiczna do sytuacji w układzie z fig. 1.

W wariancie z fig. 9, strumień powietrza F, krążący wewnątrz WECS i wypływający z otworów w łopatach wirnika, nabywa dodatkowe ciepło ze styczności z transformatorem TR.

Korzystnie, wspomniany transformator może być zaopatrzony w odpowiednie żebra w celu umożliwienia przepływu ciepła do strumienia powietrza, podobnie jak wszystkie urządzenia elektryczne znajdujące się w gondoli układu.

Należy podkreślić, że współczesne układy są skonstruowane tak, że mają wieże przekraczające wysokością ponad sto metrów. W rezultacie, dodatkowa droga przepływu strumienia powietrza P powoduje skraplanie wilgoci również wskutek styczności ze ścianami wewnętrznymi wieży, albo z ewentualnymi serpentynami i drogami przepływu wewnątrz niej.

Opisany wariant umożliwia, korzystnie, zwiększenie ilości entalpii strumienia przepływu F przeznaczonego do realizacji działania termodynamiki płynu na łopatki turbin wiatrowych WECS, zmniejszając równocześnie swoją wilgotność. W ten sposób poprawia się skuteczność urządzenia odladzającego i przeciwoblodzeniowego według wynalazku, ponieważ jest on zdolny do wytrzymania jeszcze bardziej krytycznych warunków zewnętrznych o ile chodzi o możliwość wytwarzania lodu na łopatach wirnika.

Na fig. 10 pokazano inny możliwy wariant urządzenia odladzającego i przeciwoblodzeniowego, jak również WECS zawierającego ten układ, oznaczonego w całości jako 1, w rzucie schematycznym, gdzie ponadto oznaczono strumień powietrza F, stanowiące główne elementy do wdrożenia wspomnianego układu.

Wariant ten różni się od układu z fig. 1 w obszarze przed kapsułą 11, pomiędzy kapsułą a piastą wirnika 2F układu Γ. We wspomnianym obszarze na wale 7 jest osadzona ruchoma tarcza rozprowadzająca 22 zwrócona ku przedniej części 11P kapsuły 11. Przykłady sposobu kształtowania wspomnianej tarczy rozprowadzającej 22 w celu uzyskania efektu rozprowadzania, a tym samym różnego przerywania, płynu F1'' wewnątrz podstawy 5R każdej jednej łopaty 5 wirnika 2, pokazano na fig. 11.

Wspomniana tarcza rozprowadzająca 22 może być pokazana w postaci włożonej pomiędzy oczko 22C (patrz fig. 11) na tarczy 22, a wał 7 układu 1, na którym jest osadzona, środki do zmieniania prędkości kątowej. Wspomniane środki, znane zwłaszcza jako mechanizm redukcyjny/multiplikacyjny i/lub małe silniki, nie są pokazane ze względu na uproszczenie i mają zadanie zmieniania prędkości kątowej wspomnianej tarczy 22 względem wału 7, na którym jest ona osadzona.

W rzucie 11 na fig. 11 pokazano wersję tarczy rozprowadzającej 22 z tylko jednym otworem 22D o wielkości w przybliżeniu odpowiadającej wielkości wylotu 19 w piaście 2F wirnika 2, ku któremu jest zwrócony. W rzucie 11b pokazano inną tarczę rozprowadzającą 22' z trzema otworami, każdy o takich samych właściwościach jak pojedynczy otwór 22D w tarczy 22. W rzucie pokazano tarczę rozprowadzającą 22'' z identycznymi otworami 22S ukształtowanymi jako wycinki koła, rozmieszczonymi asymetrycznie względem środka tarczy.

Pomiędzy tarczą rozprowadzającą 22 a przednią ścianą 11P, jak również pomiędzy tarczą 22 a wylotem 19, wstawiono znane elementy trzymające, których nie pokazano szczegółowo ze względu na uproszczenie.

Różne konfiguracje tarczy rozprowadzającej 22, 22', 22'' umożliwiają, korzystnie, razem z przytoczonymi środkami do zmieniania prędkości kątowej, uzyskanie różnych możliwości przerywania, gdzie strumień powietrza F wpływa pomiędzy łopatki 5 WECS.

W ten sposób jest korzystnie możliwe uzyskanie konkretnego przerywania ewentualnie wym aganego przez testy doświadczalne, po zweryfikowaniu, że takie wartości przerywania strumienia poPL 219 319 B1 prawią skuteczność urządzenia odladzającego i przeciwoblodzeniowego WECS w określonych warunkach roboczych i otoczenia.

Tarcze rozprowadzające 22, 22', 22'' z fig. 11 można dodatkowo użyć w innym wariancie WECS według wynalazku. Tarcze te, razem ze wspomnianym środkami do zmieniania prędkości kątowej, mogą być w istocie rzeczy bezpośrednio wstawione do wewnątrz ściany przedniej 11P kapsuły 1 WECS 1, zamiast nieruchomych przegród znajdujących się w konfiguracji z fig. 10. W tym wypadku istnieją znane promieniowe środki trzymające pomiędzy zewnętrzną stroną tarcz 22, 22/, 22'', a wewnętrzną stroną ściany przedniej 11P kapsuły 11 w celu trzymania niezbędnej izolacji objętości akumulacyjnej krążącego strumienia powietrza F\

Korzystnie, taki wariant ma małą złożoność konstrukcyjną w stosunku do wariantu z fig. 10, a jednocześnie umożliwia dużą zmienność przerywania krążącego strumienia powietrza F\

Na fig. 12 pokazano kolejny wariant urządzenia odladzającego i przeciwoblodzeniowego w WECS według wynalazku. W szczególności, pokazano na nim schematycznie rzut perspektywiczny zespołu łopaty 5 i przedłużacza 2E', w którym w piaście wirnika znajduje się kanał dla przepływu strumienia F powietrza, nie pokazany ze względu na uproszczenie. Przedłużacz 2E', odmiennie niż przedłużacz 2E z fig. 1, składający się ze zwykłego cylindra w jednym kawałku z funkcją łączenia pomiędzy piastą 2F a każdą jedną z łopat 5, ma w istocie rzeczy w przybliżeniu cylindryczny kształt, ale ma pewne nierówności. W rezultacie, wewnątrz przedłużacza 2E' znajduje się druga tarcza rozprowadzająca 23 usytuowana na podstawie 5R łopaty 5, zmontowana wewnątrz przedłużacza 2E. Wspomniana druga tarcza 23 jest sprzężona ruchowo z przedłużaczem 2E' w sensie kątowym za pomocą znanych urządzeń znajdujących się w przedłużaczu 2E' i nie pokazanych dla uproszczenia. Dzięki temu, druga tarcza rozprowadzająca 23 jest w zasadzie zdolna tylko do obracania się na wale w zasadzie pokrywającym się z kierownicami cylindra tworzącymi jego powierzchnię boczną.

Należy zauważyć, wewnątrz podstawy 5R łopaty 5, częściowe rzuty pierwszej grodzi 13A i drugiej grodzi 13B, które odpowiednio ograniczają pierwszą objętość wewnętrzną 14 i drugą objętość wewnętrzną 15 dla przepływu odpowiednich strumieni powietrza F1 i F2 w kierunku końca łopaty 5E i dlatego z otworów lub okien wylotowych 12.

Na fig. 13 pokazano rzut z góry drugiej tarczy rozprowadzającej 23 w możliwym przykładzie wykonania. Widać na nim okna 24 o kształcie wycinków koła o wymiarach w zasadzie odpowiadających lub nieco mniejszych niż przekroje kanałów objętości 14 i 15.

Jest oczywiste, że takie przekroje kanałów są wyznaczone przez kształt i układ odpowiedniej pierwszej grodzi 13A i drugiej grodzi 13B łopaty 5, która ma określoną rozciągłość zarówno w kierunku promieniowym jak i obwodowym. Dlatego istnieje pierwszy typ 24A okien 24 służący do otwierania kanału ku pierwszej objętości 14 wyznaczonej przez pierwszą gródź 13A, dla kanału strumienia powietrza F ku powierzchni 5S łopaty 5 w powiązaniu z krawędzią natarcia odpowiednich profilów 5P. Analogicznie, druga seria 24B okien 24 jest ukształtowana dla przepływu strumienia powietrza F do drugiej objętości 15 i stamtąd do powierzchni 5S łopaty 5 w sąsiedztwo krawędzi spływu odpowiednich profili 5P.

W tym reprezentatywnym przykładzie wykonania, druga tarcza rozprowadzająca 23 jest podzielona teoretycznie na sześć identycznych sektorów kątowych, trzy przeznaczone do zwracania się ku pierwszej objętości 14 i mające dwa okna 24A z pierwszej serii, a drugie trzy przeznaczone do zwracania się ku drugiej objętości 15 i zawierające pojedyncze okno 24B drugiej serii. W rezultacie istnieją w zasadzie trzy możliwości robocze dla tej drugiej tarczy rozprowadzającej 23:

1) okna 24 są rozmieszczone w odpowiednim powiązaniu z objętościami 14, 15 wewnątrz łopaty 5 dla umożliwienia przepływu strumieni powietrza F1, F2 do odpowiednich objętości 14, 15, jak pokazano na fig. 12;

2) okno 24A pierwszego typu jest usytuowane w powiązaniu z pierwszą objętością 14 dla przepływu strumienia powietrza F1, podczas gdy kanał do drugiej objętości 15 jest zatkany;

3) nie ma okna w powiązaniu z objętościami 14, 15 i dlatego nie ma dopływu powietrza do nich.

Korzystnie, rozwiązania z fig. 12 i fig. 13 umożliwiają dalsze regulowanie urządzenia odladzającego i przeciwoblodzeniowego w WECS, zwłaszcza do stertowania rozprowadzaniem przepływu powietrza przeznaczonego do wypływu przez otwory lub okna w łopatach wirnika. Na przykład, możemy się zdecydować przerwać przepływ powietrza z otworów na określony czas w celu zwiększenia ilości entalpii wypływającego strumienia.

Kolejny wariant WECS zawierającego urządzenie odladzające i przeciwoblodzeniowe według wynalazku jest taki, że istnieje w nim wentylator i/lub środki sprężające wewnątrz kapsuły 11 w gondoli

PL 219 319 B1 do realizacji wymuszonej konwekcji strumienia przepływu F przeznaczonego do wypływu przez otwory lub okna 12 w łopatach 5 wirnika.

Korzystnie, rozwiązanie to mogłoby umożliwić sterowanie innymi dwoma parametrami do zwiększania skuteczności urządzenia odladzającego lub przeciwoblodzeniowego, tj. masą i ciśnieniem strumienia powietrza F jako daną wyjściową.

Na fig. 14 pokazano możliwe implementacje wentylatora i/lub elementu sprężającego 25 w WECS 1''' według wynalazku. W szczególności, taki element jest osadzony na wirującym wale 7 pomiędzy wirującą częścią R silnika elektrycznego 9 a częścią statyczną S. Element 25 może być takiego typu, że ma łopaty o zmiennym skoku, w celu lepszego sterowania przepływem powietrza wewnątrz kapsuły 11, co umożliwia zmienianie wspomnianych parametrów strumienia powietrza F'.

Wspomniany strumień F''' powietrza jest całkowicie analogiczny do pokazanego na fig. 8, z tą różnicą, że możliwe jest wprowadzenie przyspieszenia lub zwiększenie ciśnienia według dobrze znanego zjawiska termodynamicznego.

Należy podkreślić kolejną możliwość wspomnianego wariantu. Analizując możliwość zastosowania wewnątrz kapsuły sprężarki zdolnej do znaczącego zwiększenia ciśnienia strumienia powietrza skierowanego do otworów lub okien wylotowych, zwłaszcza w drugiej serii otworów (12T na fig. 2) ukształtowanych jak na rzucie 4c. Jak wiadomo z literatury lotniczej, strumień wypływający z pewną masą powietrza o określonej prędkości przez pewien kształt otworów w sąsiedztwie krawędzi spływu profili, prowadzi do poprawy sprawności aerodynamicznej łopaty, umożliwiając łopacie pracę na strumieniu płynu o większym kącie natarcia.

W konkluzji, takie rozwiązanie może umożliwić, przy takiej samej zainstalowanej mocy, większą energię elektryczną gromadzoną w ciągu jednego roku przez WECS według wynalazku. Ponadto uzyskuje się zmniejszenie masy strukturalnej i dynamicznej, przy takiej samej energii elektrycznej wytwarzanej w ciągu jednego roku, jak również oszczędność na kosztach instalowania, zarządzania i konserwacji, zmniejszone oddziaływanie na środowisko na tym obszarze, w którym znajduje się układ.

Inny wariant urządzenia odladzającego i przeciwoblodzeniowego według wynalazku polega na zapewnieniu, wewnątrz łopaty, kanalizacji materiału o słabych właściwościach pod względem przewodzenia ciepła, co prowadzi strumień powietrza do obszarów łopaty, w których znajdują się wybiórczo rozmieszczone otwory wypływowe 12.

Korzystnie, taki wariant umożliwiłby płynowi zachowanie swojej entalpii praktycznie bez zmian do chwili wypływu powietrza przez otwory lub okna, i w rezultacie lepszą skuteczność przeciwoblodzeniową.

O ile chodzi o problem odladzania łopat, tj. możliwość eliminacji lodu już przypadkowo osadzonego, to urządzenie odladzające i przeciwoblodzeniowe może być równie skuteczne.

Istotnie, istnieje możliwość dalszych wariantów WECS i zawartego w nim układu według wynalazku. Doprowadzenie ciepła do powietrza wewnątrz kapsuły w gondoli, na przykład za pomocą termorezystorów pobierających przez wystarczający czas dość energii elektrycznej z sieci elektrycznej, możliwe jest ogrzanie pierwszych warstw lodu uformowanych odpowiednio do usytuowania otworów lub okien, do czasu aż masy lodu ześlizgną się z powierzchni zewnętrznej łopat, uwalniając je w ten sposób.

Dalszy i interesujący wariant polega na zapewnieniu, wewnątrz WECS, małego urządzenia sprężającego powietrze. Odpowiednio rozmieszczając dysze wspomnianego urządzenia wewnątrz pierwszej i drugiej objętości w każdej z łopat wirnika, kieruje się dysze ku otworom lub oknom, częściowo lub całkowicie pokrytym lodem, co umożliwia doprowadzanie impulsów sprężonego powietrza. Takie działanie prowadzi do pękania mas lodu, który w ten sposób spada na ziemię, ostatecznie uwalniając łopatę. Oba te zacytowane powyżej warianty można zastosować w tym samym WECS.

Korzystnie, układ odladzający i przeciwoblodzeniowy według wynalazku umożliwia ponadto instalowanie układów i/lub urządzeń zdolnych do zapewnienia tak zwanego efektu odladzającego nawet kiedy wirnik jest zatrzymany. Chociaż wspomniane urządzenie odladzające i przeciwoblodzeniowe umożliwia ciągłe działanie WECS również w szczególnie krytycznych warunkach środowiskowych, powody do zatrzymania mogą wynikać, na przykład, z konieczności okresowych prac konserwacyjnych przy WECS.

Inny wariant przykładu wykonania WECS polega na zapewnieniu, ma powierzchni łopaty, otworów przeznaczonych na wprowadzanie z zewnątrz płynów do cyklicznego czyszczenia łopat, takich jak alkohol lub środki powierzchniowo czynne. Korzystnie, w ten sposób konserwacja jest łatwiejsza, umożliwiając czyszczenie łopat i przywracanie ich do początkowego stanu.

PL 219 319 B1

Dla zapewnienia wpływania większych mas powietrza do kapsuły wewnętrznej w gondoli, kolejny wariant polega na zapewnieniu dynamicznego wlotu powietrza do gondoli. Taki wlot powietrza jest wygodnie ukształtowany w taki sposób, że ma sekcję wlotową, w miarę możliwości ortogonalnego do kierunku wiatru, oraz kanał przechodzący przez kapsułę w celu wysyłania wiatru wewnątrz kapsuły, a tym samym do objętości akumulacyjnej. Dla zainstalowania w gondoli, lepsze byłoby zapewnienie jej w tylnej części gondoli, co wynika z dwóch powodów.

Pierwszy wynika z nie posiadania szczególnego, zawirowanego na wlocie strumienia płynu, a tym samym o niższym ciśnieniu niż ciśnienie otaczającej atmosfery. Drugi powód wynika z konieczności opływania przez taki strumień płynu wszystkich urządzeń lub układów elektrycznych znajdujących się w objętości akumulacyjnej, maksymalizując w ten sposób ilość entalpii w strumieniu powietrza krążącego przez urządzenie odladzające i przeciwoblodzeniowe.

Nadal w celu maksymalizacji wymiany termicznej, można również zapewnić WECS z kapsułą turbiny wiatrowej pokrytą wewnętrznie materiałem metalowym lub przewodzącym ciepło, a następnie połączyć taką powłokę z żebrami urządzeń elektrycznych. Przy takim rozwiązaniu można, korzystnie, zastosować mostek termiczny, zwiększając jeszcze bardziej wymianę ciepła, a tym samym konwekcję wewnątrz objętości akumulacyjnej układu.

Claims (39)

Zastrzeżenia patentowe

1. Układ turbiny wiatrowej wytwarzający energię elektryczną, posiadający układ odladzający i przeciwoblodzeniowy, który to układ turbiny wiatrowej zawiera: wieżę podtrzymującą i mocującą układ turbiny wiatrowej do ziemi lub fundamentu; gondolę usytuowaną na wieży, która to gondola zawiera wewnątrz kapsułę; urządzenia elektryczne przekształcające ruch obrotowy wirnika w energię elektryczną doprowadzaną do sieci elektrycznej oraz dostarczaną do pomocniczych urządzeń elektrycznych obsługujących układ turbiny wiatrowej; wirnik usytuowany przylegle do gondoli oraz zamocowany na obrotowym wale, przy czym wirnik zawiera pewną liczbę łopat obracalnych w wyniku działania wiatru uderzającego w łopaty; środki do przepływu płynu wewnątrz łopat wirnika; znamienny tym, że gondola (3) i kapsuła (11; 11') zawierają co najmniej jeden otwór (3A, 11A) w połączeniu płynowym z zewnętrznym otoczeniem gondoli (3) do wprowadzania powietrza do wewnątrz kapsuły (11; 11'); zaś układ turbiny wiatrowej (1; 1; 1”; 1”') ponadto zawiera wewnątrz wydrążony element dopasowujący (2E), zawierający co najmniej jedno ujście otworowe (19) skierowane w kierunku kapsuły (11; 11) gondoli (3), co najmniej jedną wewnętrzną przegrodę (21) do odchylania przepływu powietrza pochodzącego z kapsuły (11; 11') oraz ponadto zawiera pierwsze wewnętrzne przestrzenie (14) i drugie wewnętrzne przestrzenie (15) we wnętrzu łopat (5) wirnika (2), dla przepływu płynu (F; F; F”; F”') z kapsuły (11; 11') do ujścia otworowego (19), a następnie do wydrążonego elementu dopasowującego (2E) i dalej do wewnętrznej przegrody (21), bez utraty płynu nawet podczas obrotu wirnika (2) tak, że przepływ płynu (F; F; F”; F'”) krąży wewnątrz pierwszych (14) i drugich (15) wewnętrznych przestrzeni) od podstawy do wierzchołka każdej łopaty (5); natomiast łopaty (5) wirnika (2) mają, co najmniej na części powierzchni zewnętrznej (5S) łopat (5), otwory (12) połączone płynowo z pierwszymi (14) i drugimi (15) wewnętrznymi przestrzeniami we wnętrzu łopat (5), przy czym otwory (12) zawierają co najmniej pierwszą serię (12L) przelotowych otworów umieszczonych co najmniej przy krawędzi natarcia profili (5P) każdej z łopat (5), otwory (12) przystosowane są do wypuszczania przepływu płynu (F; F; F”; F'”) na powierzchnię zewnętrzną (5S);

przy czym przepływ płynu (F; F; F”; F'”) wywoływany jest przez różnice ciśnień pomiędzy wnętrzem a zewnętrznym otoczeniem układu turbiny wiatrowej (1; 1; 1”; 1”').

2. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że pierwsza seria (12L) przelotowych otworów jest połączona płynem z pierwszymi wewnętrznymi przestrzeniami (14) łopat (5).

3. Układ według zastrz. 2, znamienny tym, że otwory (12) zawierają drugą serię (12T) przelotowych otworów (12), która jest połączona płynowo z drugą przestrzenią (15) wewnątrz łopat (5), przy czym druga seria (12T) otworów (12) znajduje się co najmniej przy krawędzi spływu profili (5P) każdej z łopat (5) wirnika (2).

4. Układ według zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienny tym, że otwory (12) połączone z płynem w pierwszych (14) i drugich (15) przestrzeniach wewnątrz łopat (5) znajdują się na wierzchołkowej części każdej z łopat (5) wirnika (2).

PL 219 319 B1

5. Układ według dowolnego z zastrz. 1-4, znamienny tym, że kapsuła (11, 11') zawiera urządzenia elektryczne (9, IN, 10, TR), przy czym kapsuła (11, 11') stanowi przestrzeń akumulacyjną płynu (F, P, F”, F') i zawiera wewnętrzne powierzchnie ogrzewane, wymieniające ciepło pomiędzy płynem (F, P, F”, F') a ogrzewanymi powierzchniami urządzeń elektrycznych (9, IN, 10, TR) układu (1, 1, 1”, 1') turbiny wiatrowej.

6. Układ według zastrz. 5, znamienny tym, że zawiera co najmniej jeden otwór (11A, 11L, 3A) i co najmniej jeden wentylator i/lub element sprężający (25) wymuszające cyrkulację płynu (F, P, F”, F') wewnątrz kapsuły (11, 11') oraz zwiększające różnicę ciśnień.

7. Układ według zastrz. 6, znamienny tym, że zawiera tarczę rozprowadzającą (22, 22', 22”) związaną z wydrążonym elementem dopasowującym (2E), z co najmniej jednym ujściem otworowym (19), z co najmniej jedną wewnętrzną przegrodą (21) układu (1, 1, 1”, 1') turbiny wiatrowej dla przepływu płynu (F, P, F”, F') wewnątrz pierwszych (14) i drugich (15) przestrzeni wewnątrz łopat (5) oraz z kapsułą (11, 11') stanowiącą przestrzeń akumulacyjną płynu (F, P, F”, F'), przy czym tarcza rozprowadzająca (22, 22., 22”) jest elementem wytwarzającym przez obrót przerywany przepływ płynu (F, P, F”, FI).

8. Układ według zastrz. 7, znamienny tym, że tarcza rozprowadzająca (22, 221 22) znajduje się pomiędzy kapsułą (11, 11') i co najmniej jednym ujściem otworowym (19).

9. Układ według dowolnego z zastrz. 1-8, znamienny tym, że w wirniku (2) zastosowana jest druga tarcza rozprowadzająca (23) związana z wydrążonym elementem dopasowującym (2E) i selektywnie sterująca, przez obrót kątowy, wpływaniem płynu (F, P, F”, F') do pierwszych (14) i drugich (15) przestrzeni wewnątrz łopat (5).

10. Układ według zastrz. 9, znamienny tym, że druga tarcza rozprowadzająca (23) jest elementem wybierającym przez obrót kątowy pierwszą przestrzeń (14) i/lub drugą przestrzeń (15) albo żadną z pierwszej (14) ani drugiej (15) przestrzeni układu (1 turbiny wiatrowej.

11. Układ według zastrz. 5, znamienny tym, że kapsuła (11, 11') jest przymocowana do gondoli (3).

12. Układ według zastrz. 11, znamienny tym, że kapsuła (11, 11') ma zewnętrzną powierzchnię wykonaną z materiału będącego izolatorem termicznym.

13. Układ według zastrz. 11 albo 12, znamienny tym, że kapsuła (11, 11') jest co najmniej częściowo wewnętrznie powleczona materiałem przewodzącym termicznie połączonym z urządzeniami elektrycznymi (9, IN, 10, TR) tworząc mostek termiczny dla powierzchni ogrzewanych ogrzewających płyn (F, P, F”, F') krążący wewnątrz kapsuły (11, 11').

14. Układ według zastrz. 6, znamienny tym, że co najmniej jeden otwór dla cyrkulacji płynu (F, P, F”, F') wewnątrz kapsuły (11, 11') zawiera co najmniej okno (11L) w ścianie przedniej (11P) kapsuły (11, 11') oraz co najmniej otwór (11A) usytuowany z tyłu kapsuły (11, 11), jak również jeden lub więcej otworów (3A) usytuowanych w tylnej części gondoli (3).

15. Układ według dowolnego z zastrz. 1-14, znamienny tym, że wirnik (2) zawiera piastę (2F), sztywno związaną z obrotowym wałem (7), przy czym obrotowy wał (7) jest z kolei sztywno połączony z urządzeniami elektrycznymi (9, JN, 10, TR), zaś wydrążony element dopasowujący (2E) dla każdej z łopat (5) wirnika (2) jest sztywno połączony z jednej strony z piastą (2F) a z drugiej strony z podstawą (5EII) łopaty (5).

16. Układ według zastrz. 11 albo 15, znamienny tym, że wydrążony element dopasowujący (2E) posiada co najmniej jedno ujście (19) skierowane ku co najmniej oknu (11L) kapsuły (11; 11'), jak również skierowane ku przegrodom (21) odchylającym przepływ przez zarówno wydrążony element dopasowujący (2E) jak i podstawę (5EII) łopaty (5).

17. Układ według zastrz. 8 albo 15, znamienny tym, że tarcza rozprowadzająca (22, 21, 22”) jest związana z obrotowym wałem (7) i usytuowana pomiędzy ścianą przednią (11P) kapsuły (11, 11') a wirnikiem (2), przy czym tarcza rozprowadzająca (22, 22', 22”) zawiera co najmniej jedną dziurę lub otwór (22D, 22S) umieszczone na tarczy rozprowadzającej (22, 22', 22”), zaś w co najmniej jednym położeniu kątowym tarczy rozprowadzającej (22, 22, 22”) co najmniej jedna dziura lub otwór (22D, 22S) jest w jednej linii z ujściem (19) wydrążonego elementu dopasowującego (2E) dla przepływu płynu (F, P, F”, F') poprzez tarczę rozprowadzającą (22, 22', 22”).

18. Układ według zastrz. 17, znamienny tym, że co najmniej jeden otwór (22D) tarczy rozprowadzającej (22, 22', 22”) ma pole przekroju równe polu przekroju ujścia (19) wydrążonego elementu dopasowującego (2E).

PL 219 319 B1

19. Układ według zastrz. 17 albo 18, znamienny tym, że otwory (22S) mają kształt wycinka koła i są asymetrycznie rozmieszczone względem środka tarczy rozprowadzającej (22, 22/, 22”).

20. Układ według zastrz. 17, znamienny tym, że tarcza rozprowadzająca (22, 22', 22”) zawiera mechanizmy redukcyjne/multiplikacyjne połączone z obrotowym wałem (7) i/lub silniki do zmiany efektu przerywania wpływania płynu (F, F/, F”, F') do ujścia (19) wydrążonego elementu dopasowującego (2E).

21. Układ według zastrz. 10, znamienny tym, że druga tarcza rozprowadzająca (23) jest związana ruchowo wewnątrz wydrążonego elementu dopasowującego (2E) wirnika (2) w sąsiedztwie podstawy (5R) łopaty (5) wirnika (2).

22. Układ według zastrz. 21, znamienny tym, że druga tarcza rozprowadzająca (23) jest elementem regulującym wlot płynu (F, F/, F”, F') do pierwszych (14) i drugich (15) przestrzeni wewnątrz łopat (5).

23. Układ według zastrz. 21 albo 22, znamienny tym, że druga tarcza rozprowadzająca (23) jest zwrócona ku przekrojom kanałów pierwszych (14) i drugich (15) przestrzeni wewnątrz łopat (5) przez przegrody (21A, 21B), odchylające przepływ w podstawie (5EII) łopat (5).

24. Układ według zastrz. 23, znamienny tym, że druga tarcza rozprowadzająca (23) zawiera w pierwszych sektorach kątowych okna przepływowe (24) pierwszej serii (24A) o polu powierzchni równym polu przekroju kanału pierwszej przestrzeni (14), zaś w drugich sektorach kątowych, odrębnych od pierwszych sektorów kątowych, okna przepływowe drugiej serii (24A) o polu powierzchni równym polu przekroju kanału drugiej przestrzeni (15).

25. Układ według zastrz. 6, znamienny tym, że wentylator i/lub element sprężający (25) jest zamocowany na obrotowym wale (7).

26. Układ według dowolnego z zastrz. 1-25, znamienny tym, że urządzenia elektryczne układu (1, 1/, 1”, 1') turbiny wiatrowej zawierają silnik elektryczny (9), przemiennik (IN), transformator (TR), co najmniej jeden zespół elektryczny (10) i/lub inne energetyczne lub pomocnicze urządzenia elektryczne.

27. Układ według zastrz. 26, znamienny tym, że transformator (TR) i/lub inne energetyczne lub pomocnicze urządzenia elektryczne znajdują się w podstawie wieży (4”) układu (1/) turbiny wiatrowej.

28. Układ według zastrz. 27, znamienny tym, że kapsuła (11, 11') zawiera otwory w podstawie wieży (4/) w sąsiedztwie transformatora (TR) i/lub innych energetycznych lub pomocniczych urządzeń elektrycznych, zaś wieża (4/) zawiera ponadto co najmniej jeden wlot powietrza połączony płynowo z przestrzenią akumulacyjną kapsuły (11') układu (1, 1/, 1”, 1') turbiny wiatrowej dla przepływu płynu (F') pobranego z otoczenia zewnętrznego do przestrzeni akumulacyjnej.

29. Układ według dowolnego z zastrzeżeń 1-28, znamienny tym, że powierzchnia zewnętrzna (5S) łopat (5) zawiera wiele zachodzących na siebie ukształtowanych arkuszy (18) zawierających dziury lub otwory (12).

30. Układ według zastrz. 29, znamienny tym, że powierzchnia zewnętrzna (5S) łopat (5) jest z materiału kompozytowego.

31. Układ według zastrz. 29 albo 30, znamienny tym, że powierzchnia zewnętrzna (5S) łopat (5) zawiera górną półskorupę (5U) i dolną półskorupę (5L).

32. Układ według zastrz. 3 albo 4, znamienny tym, że pierwsza seria (12L) otworów i/lub druga seria (12T) otworów zawiera otwory posiadające stały przekrój przejścia powietrza od powierzchni wewnętrznej (5Si) do powierzchni zewnętrznej (5Se) powierzchni (5S) łopaty (5).

33. Układ według zastrz. 3 albo 4, znamienny tym, że pierwsza seria (12L) otworów i/lub druga seria (12T) otworów zawiera otwory posiadające rozbieżny przekrój o osi prostopadłej względem kierunku strumienia wiatru (V), zewnętrznego względem łopaty (5).

34. Układ według zastrz. 3 albo 4, znamienny tym, że pierwsza seria (12L) otworów i/lub druga seria (12T) otworów zawiera otwory posiadające równoległe ściany i skośną oś, tworzącą kąt ostry względem osi prostopadłej do powierzchni zewnętrznej, przy czym kąt ostry ma orientację kierującą wypływające powietrze w tym samym kierunku co strumień wiatru (V) zewnętrzny względem łopaty (5).

35. Układ według zastrz. 32 albo 33, albo 34, znamienny tym, że druga seria (12T) otworów (12) zawiera otwory (12) mające równoległe ściany i skośną oś, tworzącą określony kąt ostry względem osi prostopadłej do powierzchni zewnętrznej, przy czym określony kąt ostry posiada orientację kierującą wypływające powietrze w tym samym kierunku co strumień wiatru (V), zewnętrzny względem łopaty (5).

PL 219 319 B1

36 Układ według dowolnego z zastrz. 1-35, znamienny tym, że zawiera termorezystor zwiększający temperaturę płynu (F, F, F”, F') krążącego w układzie (1, Γ, 1”, 1') turbiny wiatrowej.

37. Układ według dowolnego z zastrz. 1-36, znamienny tym, że gondola (3) jest związana ruchowo z wieżą (4) orientując gondolę (3) w kierunku maksymalnego przepływu wiatru (V) występującego w miejscu, w którym jest zainstalowany układ (1, Γ, 1”, 1') turbiny wiatrowej.

38. Sposób zapobiegania i eliminowania tworzenia się lodu na łopatach wirnika układu turbiny wiatrowej określonego w dowolnym spośród zastrz. 1-37, w którym to sposobie:

a) zasysa się płyn albo powietrze z otoczenia zewnętrznego, przez co najmniej jeden otwór układu turbiny wiatrowej,

b) płyn zasysany przemieszcza się do pierwszych i drugich przestrzeni wewnątrz łopat wirnika, oraz

c) wyrzuca się co najmniej część płynu na zewnątrz łopat poprzez otwory na co najmniej części powierzchni zewnętrznej łopat, znamienny tym, że wytwarza się warstwę powietrza na co najmniej części zewnętrznej powierzchni (5S) łopat (5) wyrzucając co najmniej część płynu (F, P, F”, F') przez co najmniej pierwszą serię (12L) przelotowych otworów.

39. Sposób według zastrz. 38, znamienny tym, że pomiędzy etapami a) i b) zapewnia się wymianę ciepła pomiędzy płynem (F, F, F”, F') a ogrzanymi powierzchniami urządzeń elektrycznych (9, ]N, 10, TR) układu (1, Γ, 1”, 1') turbiny wiatrowej, przy czym płyn (F, F, F”, F') przemieszcza się poprzez przestrzeń akumulacyjną wewnątrz układu (1, Γ, 1”, 1') turbiny wiatrowej.