Учёные ЮФУ разработали установку для преобразования энергии ветра и солнца

Учёные и студенты Института компьютерных технологий и информационной безопасности ЮФУ создают комбинированную солнечно-ветровую установку с адаптивным управлением, способную уменьшить использование дизельного генератора, характерного своим шумом, вредными выхлопами и коротким сроком работы.

«Мы сможем вырабатывать электрическую энергию чуть ли не 24 часа в сутки. Точнее — около 20 часов беспрерывно. Создание комбинированного комплекса позволит установке работать максимально эффективно. Поскольку использование энергии от солнечной батареи помогает разгонять ротор ветрогенератора при низких стартовых скоростях ветра, а ветровая установка генерирует энергию ночью, мы сможем использовать систему в любое время суток и при любых погодных условиях. Изначально она нацелена на комбинированное использование источников энергии со следящей системой и адаптивным управлением», – отметил Александр Волошин.

На солнечных панелях используется система слежения за солнцем, которая увеличивает выходную суточную генерацию энергии на 30-40% по сравнению со стационарно установленными солнечными панелями. Использование современных методов адаптивного и векторного управления энергетическими системами (электропривод - ветрогенератор, контролер заряда, аккумулятор, инвертор), а также синтез энергосберегающих регуляторов позволит снизить общее потребление электроэнергии приводов на 10-15% и повысит устойчивость всей системы за счет адаптивности к различным видам механических и энергетических нагрузок. Цифровое управление системой будет реализоваться на широкодоступном микроконтроллере семейства STM32.

На конкурсе «УМНИК», проводимом в рамках одноименной Всероссийской программы выявления и поддержки молодых учёных, разработку представил Александр Волошин, руководитель лаборатории кибернетики СКБ «КИТ» Института компьютерных технологий и информационной безопасности Южного федерального университета. В состав команды также вошёл Константин Олейников – один из главных разработчиков, ассистент кафедры синергетики и процессов управления Института компьютерных технологий и информационной безопасности Южного федерального университета.

Перед командой разработчиков стоит задача создания модели компактной солнечно-ветровой установки, доступной для широкого круга пользователей за счёт более экономичных составляющих.

«Социальная значимость проекта обусловлена нынешней обстановкой в России в отношении подачи электричества на определенных территориях страны и проблемой с доступом к линии электропередач (ЛЭП). Программа энергетики до 2030 года Правительства РФ определяет цели на популяризацию и общее развитие возобновляемой «зеленой» энергетики, что полностью соответствует тематике нашего проекта. К основным потребителям можно отнести аграрный сектор и сельское хозяйство, оборудование телекоммуникационных компаний и GSM станций, частный сектор, дачные поселки и удаленные районы, лишенные доступа к линии электропередач как к основному или дополнительному источнику питания.

Мы предлагаем решить эту проблему посредствам внедрения альтернативных высокоэффективных источников энергии, а также уменьшить использование дизельного генератора, характерного своим шумом, вредными выхлопами и коротким сроком работы.

В соответствии с условиями гранта Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере мы должны реализовать проект в течение двух лет. То есть в 2022-м году планируется разработать полнофункциональный прототип системы, а затем запустить установки в производство», – рассказал Волошин.

В рамках проекта пройдёт закупка основного оборудования: солнечных панелей, роторов ветрогенератора, аккумуляторов, контроллеров заряда, двигателей следящей системы. Затем планируется изготовление конструкции, компоновка солнечной установки со следящей системой и разработка основных алгоритмов работы солнечного модуля на микропроцессорном управлении. Солнечно-ветровые установки пройдут плановое тестирование и доработку программной и аппаратной частей, и только затем готовый продукт станет доступен для потребителя.