Аспирант кафедры «Возобновляемые источники энергии и электрические системы и сети» Севастопольского государственного университета Абдали Лаит Мохаммед Абдали разработал методику, благодаря которой удается получать на 10-15% больше электроэнергии от гибридных ветро-солнечных систем. Теперь он надеется привлечь инвесторов в родной Ирак, где уже успешно апробирована установка, и считает технологию перспективной для Севастополя и Крыма.
Исследование было направлено на то, чтобы решить одну из технических проблем фотоэлектрических и ветроэнергетических технологий — найти точку, в которой модули будут давать максимальную мощность, несмотря на изменение климатических, радиационных и температурных условий, а также скорости ветра. Также была предложена стратегия управления агрегатами, и она стала эффективным инструментом для оптимизации производительности гибридной энергосистемы.
Аспирант отмечает, что на самом деле устройство энергостанций, получающих энергию от солнечного излучения или ветра, гораздо сложнее, чем кажется со стороны.
«Изучив имеющиеся научные работы, мы выяснили, что на производительность фотоэлектрических панелей также влияют другие факторы, такие как азимут, затенение и угол наклона фотоэлектрических панелей. Среди факторов, которые влияют на работу ветровых турбин, скорость и направление ветра являются не единственными — сказываются, например, скорость вращения и угол установки лопастей», — отмечает Абдали.
Более эффективная система управления при резкой смене погоды позволяет повысить объем выработки электроэнергии на 10–15%. Это подтверждено и моделированием, и работой экспериментальных установок.
Среди нововведений, которые предлагает аспирант СевГУ, — новый алгоритм, позволяющий быстрее перенастраивать оборудование на точку максимальной мощности при изменении потока солнечной радиации. Это повышает эффективность работы фотоэлектрической системы, аккумулирующей солнечную энергию, на 4,3%. Усовершенствован алгоритм и для второй составляющей: он позволяет на 8% быстрее перестроиться при изменении скорости ветра.
Разработана принципиальная модель с модифицированными алгоритмами, благодаря которой комбинированная гибридная энергосистема сможет вырабатывать до 12% больше энергии.
Исследование легло в основу кандидатской диссертации, защита которой успешно состоялась 28 марта в Уральском федеральном университете в Екатеринбурге. По словам научного руководителя Абдали, доктора наук, заведующего кафедрой «Возобновляемые источники энергии и электрические системы и сети» Института ядерной энергии и промышленности СевГУ Бориса Якимовича, работа вызвала большой интерес, и все 16 членов диссертационного совета проголосовали «за».
«Диссертация актуальна не только для Ирака, но и для всех южных регионов России, арабских, азиатских стран. И, вероятно, впервые наш аспирант доказал возможность повысить максимальную мощность отбора энергии от гибридных ветро-солнечных автономных электростанций. Результаты, которые Абдали получил, заинтересовали членов диссертационного совета. Последовало предложение заключить соглашение между УрФУ и СевГУ в области сотрудничества по возобновляемой энергетике», — рассказал Якимович.
Абдали также надеется, что результатами его работы воспользуются энергетические компании, чтобы инвестировать в проекты гибридных ветро-солнечных систем в его родной провинции Наджаф в Ираке, и это поможет решить проблему дефицита электроэнергии.
Он даже сделал финансовый расчет: ожидаемый срок работы энергостанции, созданной на основании его разработок, составит 25 лет, окупится она примерно за 11,5 месяца, в то время как обычная окупилась бы за 13,5. При этом установка, построенная по традиционной модели, будет вырабатывать примерно 6350 кВт·ч энергии в год, а с учетом его предложений — 7112 кВт·ч энергии в год. При этом каждый кВт·ч обойдется дешевле: $0,075 вместо $0,083.
Согласно расчетам, технология очень хорошо подходит и для Севастополя.
«Из экспериментальных результатов, полученных при испытании гибридной ветро-солнечной установки на полигоне Севастопольского государственного университета, видно, что эффективность работы системы значительно возрастает при комбинированной выработке электроэнергии. Это особенно актуально в районе Севастополя, где можно обеспечить уникальное расположение на открытой местности на склоне у побережья Черного моря с высокой долей солнечной радиации и большой скоростью ветра», — считает автор разработки.