CC BY
7УДК 621.311.26
АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ КАК МЕРА ПОВЫШЕНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ
А.Е. Кудрявцев, Е.П. Зацепин ФГБОУ ВО «Липецкий государственный технический университет»
Аннотация. В данной статье рассматриваются различные альтернативные источники энергии и анализируется их эффективность. Подвергается исследованию инновационная разработка компании Wind Catching Systems, которая позволяет генерировать в пять раз больше энергии за счет потоков ветра, чем традиционные ветряные турбины. Также уделяется внимание работе солнечных батарей и гибридной системе WindBox, позволяющей объединить в одном устройстве механизмы, работающие от солнца и ветра. Зеленые источники электричества в большинстве случаев осуществляют экологически чистую генерацию энергии, а также предоставляют возможность интегрировать их в основную сеть и использовать в качестве резервных элементов питания или же аккумуляторов для накопления. Они могут быть достаточно мобильными в своем применении, что является существенным преимуществом относительно других источников.
Ключевые слова: альтернативные источники энергии, возобновляемость, мобильность, отсутствие выбросов
Введение. Зеленая энергетика в настоящее время становится все более и более перспективным направлением. За счет небольшого количества выбросов вредных веществ в атмосферу, а также возможности интеграции с основной сетью использование альтернативных является очень эффективным методом повышения уровня электроснабжения [1].
Основная часть. Самыми популярными возобновляемыми источниками энергии по праву можно назвать солнце и ветер [2]. В основном меняется лишь масштаб установок. В данном исследовании особое внимание уделяется системе, которая состоит из большого количества турбин, улавливающих ветер, которые позволяют производить энергии больше, чем крупнейшая одиночная ветряная турбина. Разработка принадлежит компании Wind Catching Systems [3]. Особенностью ветроэнергетической системы является ее конструкция. Отличительным моментом от остальных турбин является то, что установка сконструирована как огромная квадратная решетка, высота которой составляет около 300 метров, а внутри решетки располагается достаточно большое количество лопастей маленького размера (рисунок 1). Решетка находится на платформе, которая способна плавать по воде и крепится ко дну. Основным нюансом является то, что существует проблема установки платформ на превышающей 20 м глубине, что означает их использование вблизи берега. По представленной информации инновационная разработка позволяет генерировать около 400 гВт/ч энергии при наиболее благоприятных условиях, а именно при самой высокой скорости ветра. Количество энергии, производимое гибридным устройством в рассматриваемом исследовании в пять раз превышает количество энергии, генерируемое самой мощной ветряной турбиной.
Для объяснения такой эффективной выработки электрической энергии есть несколько моментов. Самой основным пояснением является высота разработки. Она имеет достаточно высокие значения. Благодаря этому турбины попадают в радиус влияния достаточно высокоскоростных ветряных потоков, что существенно ускоряет турбины генератора. Также размер лопастей имеет достаточно высокое значение. По сравнению с традиционными лопастями 10 м, длина рассматриваемых составляет всего 1,8 метра. Это также непосредственным образом сказывается на скорости их вращения и количестве оборотов, что, в свою очередь влияет на масштаб генерируемой электрической энергии. Важным замечанием будет маленький размер лопастей, что значительно облегчает процесс производства, а также последующих этапов от сборки и до эксплуатации. Подобная система еще не имеет широкого повсеместного распространения, но после реализации потенциал ветроэнергетической отрасли заметно увеличится, ведь разработка обладает не только, внушительными размерами, но также и высокой и надежной работоспособностью, ведь срок службы может достигать до 50 лет.
Рисунок 1 - Инновационный ветрогенератор
Солнечная энергия также достаточно эффективная мера повышения электроснабжения. Световой поток можно применять не только для заряда фотоэлектрических установок, но также в теплоэнергетике [4]. Преобразование энергии у фотоэлектрических панелей происходит с эффективностью в 20%, что непосредственно связано с чистотой кремния, а также технологией его производства. Преимуществами солнечных станций по праву можно считать возобновляемость используемой энергии, а также бесшумная генерация. Отрицательным моментом является нестабильность солнечного света в зависимости от времени, а также необходимость больших площадей для увеличения количества самих установок и впоследствии производимой ими энергии. Также существенным недостатком можно назвать применяемые для их создания ядовитые и токсичные вещества, что является сложной проблемой при утилизации [5].
Разработкой с большим потенциалом стал ветрогенератор, используемый совместно с
солнечными панелями "^пёВох (рисунок 2). Их основное применение на самом краю многоэтажных высоток для более эффективного поглощения турбинами самых скоростных ветров, которые появляются в этих зонах в виде скользящих потоков [6]. Количество энергии, которое можно получить на выходе равно 2800 кВт/ч, а площадь, занимаемая системой 4 м . Важным аспектом является потенциальная возможность работать в режиме аккумулятора, накапливая необходимое количество энергии и отдавая обратно в момент достаточного количества в основной сети [7].
Выводы. Таким образом, источники распределенной генерации играют важную роль в системе электроснабжения, позволяя эффективным образом дополнять питающую сеть, являясь в тоже время и производителем электрической энергии и ее накопителем. Конечно, выработка энергии является совершенно нестабильной и зависит от времени суток и погодных условий, но адаптация под существующие условия позволяет грамотно расходовать ресурс применяемых установок.
Список используемых источников
1. Истомина В.Ю. Альтернативные источники энергии и их эффективность в строительной сфере [Текст] / В.Ю. Истомина // Инновации, технологии и бизнес - Воронеж, 2019. №1(5) - с. 19 - 23.
2. Алдашева Н.Т. Перспективы перехода к альтернативным источникам энергии с рассмотрением вопросов энергоэффективности и энергосбережения [Текст] / Н.Т. Алдашева, Б.С. Чилдебаев // Бюллетень науки и практики - Ош, 2021. №7 - с. 185 - 189.
3. Плавучий многотурбинный ветрогенератор Wind Catching Systems обеспечит энергией до 100 тыс. домовладений [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://3dnews.ru/1048344/plavuchiy-mnogoturbinniy-vetrogenerator-wind-catching-systems-obespechit-energiey-do-100-tis-domovladeniy (дата обращения: 10.12.2021)
4. Древаль М.А. Альтернативные источники энергии [Текст] / М.А. Древаль // Язык и мировая культура: взгляд молодых исследователей - Томск, 2014. - с. 179 - 182.
5. Каршева К.О. Развитие альтернативных источников энергии [Текст] / К.О.
Каршева, Р.О. Резниченко, В.В. Баранов, А. Жылкыайдарова, М. В. Савельев // Современные проблемы электроэнергетики и пути их решения - Махачкала, 2019. - с. 120 - 123.
6. BuildingTech. Стартап Wind my Roof разработал гибридный ветро-солнечный электрогенератор для установки на крыше [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://building-tech.org/Энергия/startap-wind-my-roof-razrabotal-gybrydniy-vetro-solnechniy-elektrogenerator-dlya-ustanovky-na-krishe (дата обращения: 10.12.2021)
7. Адрианова Л. П. Ветродвигатель для построения автономных крышных ветроэлектростанций в изолированных зонах [Текст] / Л.П. Адрианова, З.Х. Павлова, М.И. Хакимьянов, Р.Т. Хазиева / Интеллектуальный и кадровый потенциал современной науки. -Петрозаводск, 2020. - с. 80 - 86.
А.Е. Кудрявцев, Е.П. Зацепин ФГБОУ ВО «Липецкий государственный технический университет»
ALTERNATIVE ENERGY SOURCES AS A MEASURE TO INCREASE ENERGY
EFFICIENCY
Abstract. This article discusses various alternative energy sources and analyzes their efficiency. An innovative development of Wind Catching Systems is being investigated, which allows generating five times more energy due to wind flows than traditional wind turbines. Attention is also paid to the operation of solar panels and the hybrid WindBox system, which allows combining mechanisms powered by the sun and wind in one device. Green electricity sources in most cases carry out environmentally friendly energy generation, and also provide an opportunity to integrate them into the main network and use them as backup batteries or accumulators for accumulation. They can be quite mobile in their application, which is a significant advantage relative to other sources.
Key words: alternative energy sources, renewable, mobility, no emissions.
Kudryavtsev A.E., master's student, e - mail: tembich001@mail.ru,
Zatsepin E.P., Ph.D., e - mail: ezats@mail.ru , Lipetsk State Technical University, 39805, Lipetsk, Moskovskaya, 30.
