[发明专利]一种用于捕获大气垂向气流运动动能的装置及方法

说明书

本发明公开了一种用于捕获大气垂向气流运动动能的装置及方法，包括捕能风扇、上螺旋臂、下螺旋臂、支撑柱、横向连接柱、永磁体和能量转换装置；所述螺旋臂为上下倒放相连的两螺旋空心管结构，为整个装置的框架，用于依放所述捕能风扇及能量转换装置；所述捕能风扇是材料为碳纤维的轻质风扇，依附于所属螺旋臂之上，用于捕获大气垂向气流；所述能量转换装置放置于所述螺旋臂空心管内，用于将捕获的风的动能转换成电能；所述支撑柱是与所述螺旋臂相同材质的结构，用于支撑与固定整个装置。本发明利用垂直气流带动风扇转动所提供的动能，经过一系列步骤转化为电能，以清洁、环保的途径发电，对于自然大气运动所蕴藏资源充分的利用。

技术领域

本发明涉及环境科学技术、生态修复技术领域，具体为一种用于捕获大气垂向气流运动动能的装置及方法。

背景技术

由于传统能源，主要为化石能源，包括煤、石油、天然气的大量使用，所排放的废气会带来许多严重的环境污染现象，如造成酸雨、气候变暖、光化学烟雾等各种全球性的环境问题。

现在对于新型清洁能源的开发、使用的趋势越来越强烈，清洁能源即绿色能源，是指不排放污染物、能够直接用于生产生活的能源，它包括核能和“可再生能源”。

可再生能源，是指原材料可以再生的能源，如水能、风能、太阳能、生物能(沼气)、地热能(包括地源和水源)、海潮能等能源。

清洁能源中的风能是一种易捕捉、无二次污染的能源，对于风能最成熟的利用技术是风力发电技术，原理是通过风力发电装置将风能捕捉后，利用风力带动装置风车叶片旋转，把风的动能转变成机械能，再将机械能转化为电能，来实现风力发电效果。

由于我国风能资源丰富，可开发利用的风能储量约10亿kW，而风能本身无公害、取之不尽用之不竭，对于风力发电技术的探索一直处于热门话题。

风是范指大气的水平运动，风的形成是太阳辐射到地球表面，由于地表差异所致辐射不均，所导致的气块的规则运动，表现为大气气流持续流动的结果。传统的风力发电技术，主要是捕捉水平方向的气流动能，主要装置是风力发电机组，大体上可分风轮(包括尾舵)、发电机和铁塔三部分。

自然状态下的气流运动，分为水平方向与垂直方向，从科学的角度来看，风常指空气的水平运动分量，现有的风力发电装置能够高效的捕获水平方向气流流动形成的风的动能。

而除了水平方向气流流动以外，气流还有垂直方向的分运动，太阳辐射使地表温度上升，接近地面的气流受热膨胀而上升，而热空气上升后，低温的冷空气横向流入，上升的空气因逐渐冷却变重而降落，由于地表温度较高又会加热是空气上升，这样就形成了空气的垂直对流运动，而现有的风力发电装置并没有对于这部分气流进行利用。

风力发电技术目前已经发展得比较成熟，然而由于对风能捕捉效率要求较高，传统风力发电装置大多需要设置在平原、高原等障碍少、风能资源高的地区，风车装置较大型，整体运行占地面积很大，并且局限于对于水平气流的捕捉。

鉴于以上所述大气气流运动原理情况以及现有风力发电仅仅开发利用水平风能资源的现状，如果能够设置出一类捕捉大气垂直方向气流运动动能的装置，并且该装置捕获气流的动能不受到过多地形限制、占地面积不过大，那么对于大气气流动能发电这种清洁能源的开发应用将会更加全面和充分，原理上分析，该种资源的利用“零排放”，不会对环境造成二次污染。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于捕获大气垂向气流运动动能的装置及方法，利用垂直气流带动风扇转动所提供的动能，经过一系列步骤转化为电能，以清洁、环保的途径发电，对于自然大气运动所蕴藏资源充分的利用，以解决上述背景技术中已有风力发电装置体型较大、整体运行占地面积大、受地形限制、对于垂直气流没有设置捕捉等不足的问题。