В ветроэнергетике для преобразования энергии ветрового потока в электроэнергию в настоящий момент в основном используются установки с ветроколесом с горизонтальной осью вращения, которые имеют высокий коэффициент преобразования ветровой энергии. Существуют также установки с вертикальной осью вращения, в которых система парусов в виде крыла закреплена на жестком кольце. Эти установки имеют меньший коэффициент эффективности, поскольку преобразователи ветровой энергии на половине пути движутся против ветра. Чтобы повысить коэффициент эффективности ветроэнергетических установок стартап Airloom Entrgy, который спонсирует Билл Гейтс, усовершенствовал конструкцию установки с вертикальной осью вращения, в которой в качестве преобразователей энергии ветрового потока используются жесткие крылья. Она была преобразована в установку, в которой вводились два параллельных участка, на которых система жестких крыльев, соединенных тросом, движется перпендикулярно ветровому потоку по направляющей, расположенной на высоких столбах, закрепленных в грунте. На прямолинейных участках осуществляется генерация электрической энергии. Схема установка представлена на Рис.1
Поскольку направление ветра может меняться, такая конструкция работает с большой эффективностью только в местах, в которых ветер дует преимущественно в одном направлении.
В научно-исследовательской лаборатории возобновляемых источников энергии (НИЛ ВИЭ) географического факультета МГУ имени М.В.Ломоносова разработана конструкция парусной энергетической установки наземного базирования, которая работает с большим коэффициентом эффективности преобразования энергии ветрового потока при любом изменении направления ветра. Это достигается за счет:
— организации циклического движения системы жестких парусов по эстакаде, расположенной на радиальном рельсовом пути, которая всегда поворачивается перпендикулярно направлению ветра;
— введения пружинного устройства, уменьшающего время изменения величины и направления скорости при изменении направления движения системы жестких парусов;
— автоматизации процесса изменения углового положения системы жестких парусов за счет их движения ;
Схема конструкции установки представлена на Рис.2.
В НИЛ ВИЭ была создана экспериментальная установка, на которой были проведены исследования макета разработанной конструкции парусной энергетической установки. Система жестких парусов была выполнена в виде рамки длиной 37 см., в которую были вставлены 6 легких пластин, которые могли поворачиваться вокруг вертикальной оси , проходящую через их середину. Рамка перемещалась между двумя направляющими, на четырех колёсиках, расположенных на середине вертикальных сторон рамки. Такое расположение колесиков решает проблему устойчивости рамки под действием ветрового потока Эксперименты показали, что система жестких парусов работает с высокой эффективностью даже при небольшой длине эстакады.
На видео 1 представлено перемещение рамки в диапазоне перемещений 60 см.. Для иллюстрации возможности работы созданной конструкции установки, к рамке с системой жестких парусов был подключен электрогенератор, вырабатываемая электрическая энергия которого использовалась для работы светодиодов.
На видео 2 представлена успешная работа макета парусной энергетической установки с электрогенератором. Более подробно с элементами разработанной конструкции установки можно узнать из описания патентов РФ № 2826961 и № 2817457