В СевГУ научились получать еще больше энергии ветра и солнца

Ученые кафедры «Возобновляемые источники энергии и электрические системы и сети» смогли увеличить на 40% мощность комбинированной ветро-солнечной энергетической установки в рамках работы над внутренним грантом под руководством Бориса Якимовича.

Установка была предоставлена университету ООО «НТЦ «Солнечная энергетика» в качестве оплаты за помощь севастопольских ученых в ее модернизации. Конструкция представляет собой вышку вертикально-осевого ветрогенератора высотой 5,5 метров, совмещенную с солнечной батареей площадью 3 квадратных метра. Сейчас она установлена в летнем студенческом лагере «Горизонт» и обеспечивает его внешнее освещение.

«Мы создали „цифрового двойника“ этой установки — модель, которая позволила вычислить энергетическую эффективность при различных углах атаки лопастей, применении роторов с различной геометрией и определить при соотношении каких параметрах будет достигнута наибольшая выработка электроэнергии. Данные, полученные в результате цифрового моделирования, мы перенесли на физическую модель и увеличили ее мощность на 40%», — рассказал руководитель практической части проекта, доцент кафедры Павел Кузнецов.

По его словам, и «Солнечная энергетика» и другие компании (АО «Сарапульский электрогенераторный завод», ООО «Научно-производственная фирма «Энергоспецпроект»), производящие и проектирующие ветровые и солнечные электростанции, заинтересовались результатами исследования.

«Мы обнаружили эффект, что при работе ветрогенератора из-за вращения лопастей происходит дополнительный конвективный теплообмен: солнечные батареи охлаждаются. Это еще увеличивает их эффективность. Появляется положительный синергетический эффект. Мы исследовали этот процесс, и он показал интересные результаты», — рассказал разработчик.

Как пояснил Кузнецов, одна из проблем, которая препятствует активному внедрению возобновляемой энергетики, — это непостоянная генерация электрической энергии.

«Объединив два различных по своей природе источника энергии в одной установке, мы смогли несколько нивелировать эту проблему. Между солнечной активностью и ветром слабая корреляция. Например, зимой дуют сильные ветра, а солнечный потенциал низкий. Летом все наоборот. То же самое — день и ночь», — сказал Кузнецов.

В рамках проекта также был разработан специальный контроллер, позволивший ещё на 6% увеличить энергоэффективность установки за счет применения запатентованной авторами технологии согласования солнечных батарей и генератора. Кроме этого, использование контролера позволило на 5% уменьшить общую стоимость комбинированной установки.

Ветро-солнечная энергетическая установка вырабатывает 7 мегаватт-час в год. Этой энергией можно обеспечить потребность двух квартир со всеми бытовыми приборами.

«Такие установки можно использовать в лагерях, турбазах, на объектах инфраструктуры „умного города“, которые нужно обеспечить электричеством без вмешательства в существующую энергосистему и экосистему города», — говорит Кузнецов.