Ученые кафедры «Возобновляемые источники энергии и электрические системы и сети» СевГУ смогли увеличить на 40 % мощность комбинированной ветро-солнечной энергетической установки.
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 метра, 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 параметров 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 «Возобновляемые источники энергии и электрические системы и сети» СевГУ 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 ветры, а солнечный потенциал низкий. Летом все наоборот. То же самое – день и ночь, – отметил Павел Кузнецов.
В рамках проекта также был разработан специальный контроллер, позволивший еще на 6 % увеличить энергоэффективность установки за счет применения запатентованной авторами технологии согласования солнечных батарей и генератора. Кроме этого, использование контроллера позволило на 5 % уменьшить общую стоимость комбинированной установки.
Ветро-солнечная энергетическая установка вырабатывает 7 МВт•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, – отметил доцент кафедры «Возобновляемые источники энергии и электрические системы и сети» СевГУ.
