Энергия солнца и ветра в «одном флаконе»
Вот такая она, опытная модель — маленькая да удаленькая
В Таганроге учеными ЮФУ создана установка для преобразования энергии ветра и солнца в электроэнергию одновременно.
О том, как это происходит и для кого предназначена установка, удалось поговорить с Александром Волошиным, руководителем лаборатории кибернетики студенческого конструкторского бюро «КИТ (компьютерное инновационное творчество)» Института компьютерных технологий и информационной безопасности Таганрогской инженерно-технологической академии Южного федерального университета.
Проект был представлен на конкурсе «УМНИК» в рамках одноименной Всероссийской программы выявления и поддержки молодых ученых и получил поддержку. В состав команды также вошел Константин Олейников — один из главных разработчиков, ассистент кафедры синергетики и процессов управления Института компьютерных технологий и информационной безопасности ЮФУ.
История вопроса
Если взять солнечные батареи и ветрогенераторы, то каждая установка сама по себе обладает не очень большой эффективностью, да и немалой ценой. Их окупаемость достигает 20–25 лет, что примерно равно сроку их службы. При этом каждые 10 лет приходится менять аккумуляторные батареи, куда накапливается вырабатываемая электроэнергия.
Суть проекта — в том, чтобы объединить две технологии, сделать их симбиоз максимально эффективным и доступным всем. Прежде всего, подчеркивает Александр, для тех же фермерских хозяйств, дачных домов, отдельно стоящих зданий и экологически чистых домов отдыха, телекоммуникационных компаний, а также для тех участков нашей огромной страны, куда совсем невыгодно тянуть линии электропередачи.
Идея возникла в 2018-м на одной из выставок. Объединяя солнечные панели и ветрогенератор в одну конструкцию, рассказывает автор, мы уменьшим занимаемую ею площадь. Одной из ключевых особенностей разработки стал алгоритм управления (программный код), благодаря которому эффективность работы по выработке электроэнергии должна стать максимальной — независимо от погодных условий и местности, где будет работать установка.
Как это работает
Суть данной разработки такова: за счет объединения двух видов энергии в один поток созданная установка может работать в любое время суток и при любых погодных условиях до 20 часов беспрерывно.
На солнечных панелях используется система слежения за солнцем, которая увеличивает выходную суточную генерацию энергии на 30–40% по сравнению со стационарно установленными солнечными панелями.
Каждый ветрогенератор в зависимости от типа и модели имеет стартовую скорость ветра для запуска процесса выработки электроэнергии. Энергия, получаемая от солнечных батарей, может частично подпитывать этот генератор, придавая ему эту самую стартовую скорость (а это в среднем два-три метра в секунду).«Мы же хотим ее снизить, — говорит Александр Волошин, — чтобы увеличить рабочий диапазон и эффективность ветрогенератора».
Цифровое управление системой с помощью разработанного программного продукта будет реализовано на широкодоступном микроконтроллере (микросхема для управления электронными процессами — прим. ред.) семейства STM32.
Если областная программа развития ветроэнергетики предназначена для обеспечения электричеством крупных городов и станиц, то разработчики установки собираются предлагать ее для использования частному сектору, обеспечивая объекты электроэнергией точечно.
Будущее
Александр Волошин также добавил, что солнечно-ветровая установка способна уменьшить использование дизельных генераторов, характерных своим шумом, вредными выхлопами и коротким сроком работы.
Перед командой разработчиков сегодня стоит задача создания модели компактной солнечно-ветровой установки, доступной для широкого круга пользователей за счет более доступной цены. Проект в соответствии с условиями гранта Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере должен быть реализован в течение двух лет. Таким образом, к 2022 году планируется создать рабочий прототип установки, а затем запустить ее в производство.
