[发明专利]风能系统以及使用该风能系统的方法

说明书

一种风能系统包括：风力涡轮机，该风力涡轮机包括由扩散器围绕的整流罩；以及多个内转子叶片，所述多个内转子叶片位于所述整流罩的内部并且绕内毂旋转；多个外转子叶片，所述多个外转子叶片定位于所述扩散器和所述整流罩之间并且相对于所述多个内转子叶片反向旋转；驱动机构，该驱动机构位于所述内转子毂内；动态伸缩塔；以及塔支撑件，该塔支撑件将所述风力涡轮机连接至所述动态伸缩塔。

相关申请的交叉引用

本申请要求提交于2012年6月18日的美国专利申请No.13/526,407以及提交于2012年4月29日的美国专利申请No.61/639,952的优先权。

技术领域

本发明通常涉及风能领域，更具体来说，涉及风能系统以及用于使用风能系统以存储能量、开采金属、生产氢气和净化水的方法。

背景技术

大多数现有的风力涡轮机使用水平轴线涡轮机。这些涡轮机典型地通过高传动比齿轮箱来驱动电机。所提取的功率被完全处理，如在永磁体发电机下的情况下，或者依靠空转回收被部分地处理，如在双馈感应发电机的情况下。在这两种情况下，电机、关联的齿轮箱、联接件以及离合器位于塔顶部的吊舱中。这样的结构是需要较大的塔以及关联的结构。

在常规风场能量系统中，电能量是通过串联的单元生成的，使得如果这些单元之一出现故障的话，操作就会立即中断。此外，维修行为的成本和复杂性是显著的，这是由于这样的事实：齿轮箱以及发电机位于不能被降低的固定塔的顶部。此外，常规风力涡轮机生成的电功率会随着时间波动，作为风力优势条件的函数。在一些例子中，当风力速率在特定阈值以下或超过特定阈值时，能量生产终止。因为能量的该获得性是波动的，所以不能够依赖其获得持续的能量供给。

本发明克服了常规风能系统的这些和许多其他限制，并且还提供了在尺寸、成本和易于安装方面的显著优势。常规风能系统的结构劣势包括但不限于以下：(i)涡轮机仅转动以在水平轴线上面向主风力；(ii)它们不包括用于降低与可得风速相关的驱动线机械拖曳的机构；(iii)它们不设置用于吸收风力功率中的波动以便提供恒定水平电功率输出的系统；(iv)转子叶片趋于过渡振动以及遭受不对称的转矩效应，这增加了驱动线维修并且限制了用于涡轮机的布局选择；(v)它们不包括集成的能量存储系统，这能够实现可控的能量输出而不损失能量；(vi)位于吊舱中的单个发电机以及齿轮箱是非常重的，难以维护；(vii)所联接的驱动线不允许发电机独立于转子系统被驱动；(viii)不存在用于恒定能量供给的混合功率选择；(viii)它们不并入基于负荷应力或者风速而自动调节塔高度的负荷传感器，从而避免了需要关闭转子以及终止能量生产；以及(ix)塔不能被降低以用于维修。除了解决所有上述问题之外，本发明还并入了任何现有风能系统中没有的蝙蝠威慑系统。