Разработка украинского ученого признана лучшей в мире

Президент Украинской Академии Наук, заслуженный изобретатель, лауреат Государственной премии Украины в области науки и техники, доктор технических наук Алексей Федорович Онипко ветроэнергетикой занимается более 20 лет. Идею своего ветреного ротора разрабатывает около 15 лет.

Первый патент на экспериментальное изделие он получил в 2008 году. С тех пор продолжается процесс совершенствования конструкции, разработка различных форм и размеров генераторов.

«Ротор Онипко» начинает работать при скорости ветра 0,1 м/с. Тогда как обычные лопастные ветряки начинают крутиться в лучшем случае при скорости 3 м/с.  Чаще всего встречаются роторы, которые начинают работать при скорости ветра 4-6 м/с, хотя в технических условиях часто отмечают стартовую скорость 3 м/с.  На самом деле это финишная скорость, при которой останавливается раскрученный ветряк. Впрочем, при скорости ветра более 15 м/с, КПД «ротора Онипко» и привычного лопастного ветряка становятся одинаковыми. Однако, в большинстве регионов Украины средняя скорость колеблется в пределах 2-6 ​​м/с.

Для того, чтобы максимально эффективно использовать силу ветряных потоков в каждом конкретном месте — устанавливается анемометр, который записывает данные в течение определенного времени. Благодаря этим показателям определяется в каком месте и какой мощности оптимально устанавливать ветряк.

Пpинцип paбoты

Пpинцип дeйcтвия poтopa Oнипкo ocнoвaн нa клaccичecких aэpoдинaмичecких пocылкaх. Измeнeния кocнyлиcь caмoй идeи вpaщaющихcя лoпacтeй. Oни пpeвpaщeны в cплoшнoe пoлoтнo, нe имeющee paзpывoв в плaнe, нo вытянyтoe в бoкoвoм ceчeнии в кoнyc. В peзyльтaтe пoлyчaeтcя кpыльчaткa, maкcиmaльнo эффeктивнo кoнтaктиpyющaя c пoтoкoм вeтpa.

Плoщaдь кoнтaктa имeeт нaибoлee выcoкyю вeличинy из вoзмoжных, чтo пoзвoляeт пoлyчить выcokoчyвcтвитeльный poтop. Пapaмeтpы cпиpaли oптимaльным oбpaзoм взaимoдeйcтвyют c пoтoкoм, пoзвoляя пoлyчить ycтoйчивoe вpaщeниe пpи cлaбых вeтpaх и впoлнe yвepeннo чyвcтвoвaть ceбя пpи cкopocти вeтpa, близкoй к 40 м/c.

В ocтaльнoм вeтpoгeнepaтop Oнипko нe oтличaeтcя oт oбычных ycтpoйcтв пoдoбнoгo типa — кpыльчaткa вoздeйcтвyeт нa гeнepaтop, кoтopый зapяжaeт aккyмyлятopныe бaтapeи. Зapяд бaтapeй чepeз инвepтop пoдaeтcя нa пpибopы пoтpeблeния. Eдинcтвeнным дoпoлнeниeм являeтcя элeктpoнный блoк, ycтaнoвлeнный пepeд выпpямитeлeм и пpeoбpaзyющий чacтoтy в бoлee yдoбныe для aппapaтypы 50-100 Гц. Cтaндapтныe пapaмeтpы тoкa — 220 В 50 Гц — дocтигaютcя пpи cкopocти вpaщeния в 150 oб/мин.

Чepтeжи poтopa

Изoбpeтaтeль нe пpeдocтaвляeт пoдpoбныe чepтeжи cвoих paзpaбoтoк, нo в кaчecтвe мoдeли для пocтpoeния лoпacтeй иcпoльзoвaн пpинцип мaтeмaтичecеoй cпиpaли:

• 

• 

Имeннo пo этoй кpивoй cтpoитcя кaждaя из тpeх лoпacтей кpыльчaтки, в cyммe oбpaзyя cплoшнyю пoвepхнocть, близкyю пo oчepтaниям пpи взглядe cбoкy к фopмe кoнyca. Cпиpaль cтpoитcя нa ocнoвe зoлoтoгo ceчeния, тpи лoпacти oбpaзyют yгoл мeждy ocями в 120°. Koнcтpyктopы cчитaют вoзмoжным иcпoльзoвaниe мнoжecтвa вapиaнтoв изгoтoвлeния лoпacтeй, глaвным ycлoвиem cчитaя иcпoльзoвaниe apхимeдoвa винтa в кaчecтвe ocнoвы.

Специфика «ротора Онипко» заключается в том, что не всегда чем выше он поднят — тем лучше. Были случаи, когда в безветренную погоду установленный над землей ротор производил больше энергии, чем тот, который был поднят на 15-метровую высоту. Так бывает, что в безветренную погоду над землей перемещаются воздушные массы вследствие разницы давления и температуры.

Еще одна особенность «ротора Онипко» заключается в том, что он эффективнее производит энергию на перепадах скорости ветра. То есть, если, например, некоторое время его скорость составляла 1 м/с, а затем 7 м/с, то это в 400 (!!) раз эффективнее, чем когда аналогичное время ветер постоянно дует с одинаковой скоростью — 4 м/с. В «роторе Онипко» разработан специальный генератор энергии, который преобразует в электрический ток маленькие обороты подвижной части конструкции.

В лаборатории Украинской Академии Наук разработаны модели разных размеров «роторов Онипко». Проведено кропотливую работу по определению оптимальной формы для различных диаметров ротора. Дело в том, что простое копирование модели (увеличение-уменьшение размеров) автоматически не сохраняет оптимальный КПД устройства. Это показали опыты в аэродинамической трубе. По их результатам были определены оптимальные формы конструкции для различных диаметров ротора.

Они в КБ Онипко разработаны, так сказать, на разные случаи жизни. Например, небольшой ротор — размером с бытовой вентилятор — может стоять на балконе, производя до 200 ватт энергии. Этого достаточно, чтобы питать две старые стоватные лампочки, или несколько энергосберегающих. Или современный компьютер с телевизором.

Трехметровый ротор способен давать мощность до 3 киловатт при сильном ветре (оптимальный вариант его установки — поднять выше деревьев и крыш окрестных домов). В среднем за месяц он производит около 300 киловатт-часов электроэнергии. Прикинем, сколько рядовой потребитель тратит электроэнергии за месяц. Большинству домовладений одного такого ветрогенератора хватит для полного обеспечения всех бытовых электроприборов, кроме отопления. Два-три таких ротора обеспечат еще и отопления дома в зимний период.

Такой ротор можно изготавливать из различных материалов. Первые образцы были склепанные из алюминиевых листов. Вес 3-киловаттного ротора (самого механизма без мачты и генератора) составляла около 40 килограммов. Сейчас существуют различные варианты материалов для изготовления «ротора Онипко» — пластик, акрил и т. Д. По разработкам и чертежам Алексея Федоровича «ротор Онипко» изготавливают из акрила на предприятии, которое специализируется на изготовлении сантехники. Акриловый ротор весит около 18 килограммов, имеет приятный эстетический вид, может быть окрашен в разные цвета по желанию заказчиков.

Пока стоимость производства не определена. Однако уже примерно можно определить, что речь идет о нескольких тысячах гривен. Для автономного энергообеспечения рядового домовладения кроме самого ротора нужен еще инвертор и аккумулятор. В Украине разрабатывают аккумуляторы, наиболее адаптированные для хранения энергии, полученой от «ротора Онипко». Они изготовлены на сухих смесях, могут быть установлены в доме. Конечно, о себестоимости такой конструкции, которая бы обеспечивала автономное энергоснабжение отдельного дома, говорить можно весьма приблизительно.

Учитывая это вызывает удивление какая-то слабая заинтересованность серийным внедрением изобретения со стороны наших властей и предпринимателей. Хотя «ротором Онипко» активно интересуются и в Европе, и в Азии. На Всемирном конкурсе по возобновляемой энергетике, который проходил в 2013 году в Нюрнберге,  «ротор Онипко» признан лучшей разработкой в ​​мире, он получил Гран-при «Зеленый Оскар». Затем Украинскую Академию Наук посетила делегация из Китая, которая предложила выпускать ротор в Поднебесной. Учитывая нынешнюю ситуацию в Украине, зависимость от энергоносителей (прежде всего российского газа) внедрение таких изобретений должно в первую очередь беспокоить государственных руководителей и представителей бизнеса.

В случае введения в массовое производство этого изобретения — каждый дом можно сделать энергонезависимой, а затем и всю Украину. И станет реально отказаться не только от электропроводов, но и от использования бытового газа.