CC BY
17УДК 39(575.1):620.9 DOI: 10.24412/2658-6703-2024-1-4-20
EDN: YSAGQM
Узбекистан: традиции и достижения возобновляемой энергетики
^Бутузов Виталий Анатольевич [0000-0003-2347-9715], 22Рашидов Юсуф Каримович[0000-0003-1398-4865], 33Узаков Гулом Норбаевич[0009-0005-7386-8075], 44Клычев Шавкат Исакович[0000-0001-8268-9515], 45Абдурахманов Борис Маликович[0009-0000-6034-6191]
1ФГБОУ Кубанский государственный аграрный университет им. И.Т. Трубилина, г.
Краснодар, Россия,
2Ташкентский архитектурно - строительный университет, г Ташкент, Республика Узбекистан,
3Каршинский инженерно - экономический институт, г. Карши Республика Узбекистан, 4Институт ионно - плазменных и лазерных технологий им. У.А. Арифова, г Ташкент,
республика Узбекистан,
E-mail: [email protected], 2rashidov_yus@mail. ru, [email protected], 4klichevsh@list. ru, [email protected]
Аннотация. Приведена: данные международного агентства IRENA и национальных организаций Республики Узбекистан по установленной мощности возобновляемой энергетики в 2022г. и 2023г. Отмечены успехи узбекских научных школ возобновляемой энергетики в советский период в гидроэнергетике и солнечной энергетике, в том числе сооружение Большой солнечной печи и исследование по фотоэнергетике. Представлены результаты реализации Указа 2022 г. и Постановления 2023 г. Президента Республики Узбекистан по масштабному развитию возобновляемой энергетики, нормативная база, госструктуры управления. Описаны достижения основных академических и вузовских научных школ по возобновляемой энергетики Узбекистана в XXI веке. Уникальны результаты работы научной школы по солнечной концентрации, созданию современной нормативной базы по фотоэлектрической и тепловой солнечной энергетике. Описаны работы научной школы солнечных теплиц, плодоовощехранилищ и гелиосу-шилок, биоэнергетических установок и тепловых насосов. Представлен обзор по подготовке кадров в 12 вузах Узбекистана и обучении аспирантов. Отмечено сотрудничество Минобрнауки РФ и Министерства высшего образования, науки и инновации РУз.
Ключевые слова: возобновляемая энергетика (ВЭ), агентство IRENA, Республика Узбекистан (РУз), научные школы, статистика установленной мощности ВЭ 2022г., 2023г., фотоэнергетика, технический кремний, солнечные элементы, Большая солнечная печь (БСП), геотермальные и ветровые ресурсы, гидроэнергетика, СЭС, ВЭС, солнечная теплогенерация, солнечные теплицы, гелиосушилки, биоэнергетические установки, тепловые насосы, обучение специалистов и аспирантов.
1 Введение
Статистика установленной мощности возобновляемой электрогенерации Узбекистана по итогам 2022г. согласно данным международного агентства ВИЭ IRENA [1], членом которого является РУз, представлена на рис. 1. При суммарном значении установленной мощности 2300 МВт (100%) на долю гидроэнергетики приходилось 2048 МВт (89%), а солнечной энергетики - 252 МВт (10,9%). Уникальным объектом солнечной концентрации является Большая солнечная печь (БСП) расчетной мощностью 1 МВт. В последние годы в РУз создана законодательная база и госструктура для управления развития ВИЭ. Указом Президента 2022г. и Постановлением Президента 2023г. утверждены меры по комплексному развитию ВИЭ. По итогам 2023г. на кровлях тысяч зданий были установлены фотоэлектрические преобразователи общей мощностью 381 МВт и тепловые гелиоустановки суммарной установленной мощностью 15,53 МВт (19300м2).
В основе развития ВИЭ РУз - достижения научных школ, прежде всего академических, а также вузовских организаций. С советских времен узбекские ученые занимали ведущие позиции по солнечной концентрации, теплогенерации, гелио-теплицам, сушилкам и т.д. Подготовкой кадров по возобновляемой энергетике занимаются 12 вузов, которые ежегодно выпускают около 400 специалистов. В г. Ташкенте с 1965г. издается международный журнал «Гелиотехника» (Applied Solar Energy), рецензируемый в базе данных Scopus.
Профессиональные научные контакты, соглашения между министерствами РФ и РУз способствуют восстановлению традиций сотрудничества и объединения усилий.
2 Возобновляемая энергетика Узбекистана в XX веке
Для Узбекистана основными направлениями развития возобновляемой энергетики в XX веке были гидроэнергетика, солнечное тепло - и электрогенерация. В тридцатых годах в Узбекистане работали основоположники советской солнечной энергетики. По фотоэнергетике академик А.Ф. Иоффе (1880-1960) в Самарканде организовал филиал Ленинградского Физико - технического института -Среднеазиатский гелиотехнический институт [2]. Основатель советской солнечной теплогенерации, член Международной солнечной ассоциации д.т.н., проф.
Б.П. Вейнберг (1871-1942) работал в Ташкенте более 10 лет над солнечными концентраторами, коллекторами и гелиоустановками. Термин «Гелиотехника» впервые был предложен проф. Р.Р. Циммерманом в 1928г. в книге, изданной в Ташкенте. В сороковые годы инженер К.Г. Трофимов исследовал в Ташкенте воздушные солнечные коллекторы, а к.т.н. Б.П. Петухов из Энергетического института им. Г.М. Кржижановского (ЭНИН, Москва) на погранзаставах республик Средней Азии построил десятки гелиоустановок горячего водоснабжения. В 1949 г. на полигоне Ташкентского консервного комбината д.т.н. Ф. Молеро из ЭНИНа был испытан концентратор солнечного излучения для получения пара с температурой до 200°С. В шестидесятые годы в НПО «Солнце» (г. Ашхабад, Туркменистан) под руководством генерального директора д.т.н., проф. В. А. Баума (19041985), до этого работавшего заместителем академика Г.М. Кржижановского в ЭНИНЕ были подготовлены узбекские специалисты, в том числе основатели узбекской научной школы солнечной теплогенерации д.т.н., проф. Р.Р. Авезов (1942-2020), д.т.н., проф. А.Б. Вардияшвили и др. Р.Р. Авезовым была разработана конструкция жидкостного плоского солнечного коллектора, а в г. Бухаре было организовано их производство. К концу XX века общая площадь таких коллекторов оценивалась в 2000 м2. Под руководством д.т.н., проф. Ю.К. Рашидова в институте ТашЗНИИЭП было организовано проектирование и сооружение гелиоустановок общей площадью 26000 м2.
Наиболее масштабным объектом возобновляемой энергетики СССР является Большая солнечная печь (БСП), построенная в 1987г. в Ташкентской области [3]. Она является второй по мощности в мире (1 МВт) и предназначалась для исследований в области солнечной энергетики и создания, и испытания материалов для космических аппаратов. Комплекс построен в горной местности на высоте 1050 м над уровнем моря на площади 24 га и включает 62 зеркальных гелиостата общей площадью около 3000 м2, солнечное излучение от которых направляется на концентратор площадью около 2000 м2. Каждый гелиостат оборудован электроприводами и датчиками, позволяющими менять азимутальные углы поворота ±60° и зенитный от 0 до 38°С. Степень концентрации солнечного излучения -11000, площадь фокального пятна - 0,9 м2, а достигаемая температура в фокальной области (0.2х0.2м)3300°С.
Инициаторами создания БСП были Академии наук СССР и Узбекской ССР (Физико-технический институт, НПО «Физика-Солнце»). В разработке технических решений приняли участие академики С.А. Азимов (1914-1988), Г.Я. Умаров (1921-1988), Р.А. Захидов, Т.Т. Рискиев (1944-2014), д.т.н. И.И. Пирматов, к.т.н. С.Х. Сулейманов. Проект был разработан главным архитектором Минатома СССР В.В. Захаровым (1949-2021). Исходные данные для проектирования БСП были подготовлены научной школой Р.А. Захидова в составе А.А. Вайнера (19491986), А.Ш. Ходжаева (1946-2021); Ш.И. Клычева. Р.А. Захидов является учеником Д.И. Теплякова и Р.Р. Апарина из ЭНИНА, в котором он начинал научную деятельность. В дальнейшем Р.А. Захидов для разработки концентраторов и других оптических систем создал комплекс «Оптика», а совместно с д.т.н., проф.
В.В. Грилихесом (1938-2008) из ленинградского ФТИ разработал оптико-энергетических характеристик концентраторов различного типа, в том числе со вторичными концентраторами.
В последующие годы эксплуатацией и модернизацией БСП, юстировкою фацет концентраторагелиостатов занимался д.т.н., проф. Абдурахманов А.А. (1946-220) [4] В Узбекистане в настоящее время сохранилась научная школа За-хидова Р.А. по созданию солнечных концентраторов, а возможности БСП пока полностью не востребованы.
Фотоэнергетика. Как и во всем мире, фотоэнергетика Узбекистана базировалась на кремниевых СЭ (солнечных элементах), работы по которым в Узбекистане были начаты в ФТИ АН УзССР в конце 50-х годов. В начале 60-х было предложено организовать получение сверхчистого кремния с использованием тетрахлорида кремния на Чирчикском электрохимкобинате в Ташкентской области (ГЧЭХК). Там был создан опытный участок (ГЧЭХК + Гиредмет + ФТИ АН УзССР), а затем и опытно-промышленное производство сверхчистого кремния-сырца в составе ГЧЭХК. У истоков этих работ стояли, а затем активно их поддерживали академики С.В. Стародубцев, С.А. Азимов и начальник управления Химпром Средазсовнархоза И. И. Бурлаченко. Технический кремний (ТК) марки КрО впервые был получен в Узбекистане в 1998 г. д.ф.-м.н. К.П. Абдурах-мановым, М.О.Костецким, Б.М. Абдурахмановым, Б.В. Гугушвили и др.[5], академиком М.С. Саидовым, д.т.н. В.В. Харченко, академиком Р.А. Муминовым, д.т.н. М.Т. Турсуновым, С.Р. Бойко [6]. В кооперации с тогдашними крупными производителями кремния СССР велись работы по использованию для изготовления СЭ отходов кремниевого производства в виде брака монокристаллического и поликристаллического кремния, а также автоэпитаксиальных структур в результате чего на предприятиях: ЗЧМ, г. Светловодск, Украина; ЛКРМ, пгт. Чой-рух Дайрон, Таджикистан; КГМК пгт. Орловка - Быстровка, Киргизия, а также в ФТИ АН РУз, ЦПКТБ АН РУЗ и Институте электроники АН РУзг. Ташкент были созданы участки по выпуску СЭ и солнечных батарей (СБ) бытового назначения. По заданию ВНИИТ г. Москва СКТБ Института электроники АН РУз (СКТБ ИЭ).
В 1986 г. СКТБ Института электроники АН РУз (СКТБ ИЭ) по заданию института ВНИИТ (Москва) была создана автономная СФЭС с параболическими концентраторами и кремниевыми преобразователями расчетной мощностью 1 кВт. Технические решения данной СФЭС: опорно-поворотное устройство (ОПУ), охлаждение СЭ тепловыми трубами, заглубление р-п переходов СЭ под шинами контактов, макроскопические фронтальные контакты с люминесцентным покрытием, были применены в других разработках, и защищены авторскими свидетельствами [7]. На базе указанной СФЭС серийно изготавливались устройства типа «Гекол» мощностью 300-800 Вт; макетный образец концентраторной СФЭС мощностью 10 кВт с водоохлаждаемыми СЭ; концентраторные станции с параболическими и параболоцилиндрическими концентраторами с ОПУ на основе конверсионных комплектующих лафетов артиллерийских орудий ЗУ-23; СЭ и СБ космических аппаратов, забракованных в процессе предполетных испытаний. В
те же годы по заданию института НИИТП (Москва) был создан высоковакуумный испытательный стенд с засветкой объектом испытаний солнечным излучением. Первыми испытуемыми объектами были фотоэлектрические модули с концентрацией излучения, которые встраивались в плоские солнечные панели космических аппаратов [7].
Геотермальные ресурсы исследовались в Узбекистане во второй половине XX века. Были разведаны 7 крупных геотермальных водяных месторождений с температурой до 65°С, однако практическое применение получили только геотермальные воды 10 бальнеологических курортов [8]. Вопросами использования геотермального тепла и аккумулирования солнечного тепла в водоносных горизонтах занимался к.т.н. Р.Т. Раббимов (1942-2021).
Гидроэнергетика. В Узбекистане гидроэнергетика по мощности на втором месте после топливных электростанций. По данным агентства IRENA в 2022г. суммарная установленная мощность ГЭС составляла 2048 МВт. Развитием и эксплуатацией гидроэнергетики в стране занимается АО «Узбекгидроэнерго». В 2023г. в Узбекистане эксплуатировались 50 ГЭС общей установленной мощностью 2245 МВт и строилось 9 станций общей мощностью 490 МВт. Перспективы развития гидроэнергетики РУз определены Указом и Постановлением Президента: проектирование и сооружение 200 МикроГЭС с суммарной установленной мощностью 56,6 МВт, двух малых ГЭС с общей мощностью 13,6 МВт; модернизация Туполангской ГЭС с увеличением мощности до 175 МВт, проектирование 65 малых ГЭС (МГЭС). В Узбекистане для производства оборудования ГЭС созданы совместные предприятия с Китаем и Южной Кореей). Разработками Мик-роГЭС, гидроаккумулирующих станций (ГАЭС) занимаются на кафедре «Гидроэнергетика и гидравлика» Ташкентского государственного технического университета под руководством д.т.н. проф. М.М. Мухаммадиева.
Ветроэнергетика. На основании данных измерений 90 метеостанций Узбекистана в 2015г. АО «Узбекэнерго» совместно с зарубежными организациями был создан Национальный атлас ветров. В 2010-2012 годах по проектам АО «Узбек Гидропроект» были построены две ВЭУ. Первая - вблизи Чарвакского водохранилища Ташкентской области с установленной мощностью 170,0 кВт с корейским ветроагрегатом и у пос. Юбилейного Ташкентской области мощностью 750 кВт с китайским ветроагрегатом. По данным Минэнерго РУз (www.minenergo.uz) в 2023г. велось строительство ВЭУ мощностью 500 МВт в Тамдымском районе Навоинской области, двух ВЭС по 500 МВт в Бухарской области и ВЭС мощностью 100 МВт в Караузекском районе Каракалпакии. В области ветроэнергетики продолжаются работы по определению ветровых ресурсов, их изменчивости и производительности ВЭУ в регионе (академик Захидов Р.А., к.т.н. Таджиев Ут-кур Аббасович). На основе обобщения данных по характеристикам ВЭУ Клыче-вым Ш.И. получена зависимость мощности ВЭУ от скорости ветра при различных его проектных скоростях.
3 Возобновляемая энергетика в XXI веке
В Узбекистане создана нормативная база и государственная структура управления ВЭ. В 2019 г. принят закон «Об использовании возобновляемых источников энергии» (№ ЗРУ - 358 от 21.05.2019г). Органом управления ВЭ правительством определено Министерство энергетики. В 2022г. Указом и в 2023г Постановлением Президента РУз намечены меры по развитию ВЭ, в том числе по проектированию и сооружению объектов фотоэнергетики и солнечной тепло-генерации для госучреждений, жилых домов (Указ №-УП-220 от 09.09.2022г). Источником финансирования определен Внебюджетный межотраслевой фонд энергосбережения Минэнерго, а для частных владельцев предусмотрены налоговые преференции и компенсационные выплаты. Более масштабные меры по развитию системной солнечной и ветровой электрогенерации в 2023-2025 гг. (4300 МВт) предусмотрены Постановлением Президента РУз№-ПП-57 от 16.02.2023г. Вновь созданному предприятию «Яшил энергия» поручено установить на кровлях зданий 2650 МВт фотоэлектрических установок, а на крышах 765 многоквартирных домов (МКД) также и тепловые солнечные установки.
Солнечная энергетика в 2023г. включала в основном две системные СЭС мощностью по 100 МВт в Нурабадском районе Самаркандской и в Карманинском районе Навоинской областей. По данным д.т.н., проф. Ю.К. Рашидова, в 2023 г. развитие объектной фотоэнергетики характеризовались следующими показателями (рис.1): всего 381 МВт (100%), в том числе объекты социальной сферы и госучреждений - 174,4 МВт (45,8%); здания частной собственности - 134,1 МВт (35,1%), односемейные дома - 69,2 МВт (18,1%), МКД - 3,38 МВт (1%).
Рис. 1. Диаграмма распределение установленной мощности ФЭУ РУз по рассредоточенным объектам в 2023г, всего 381 МВт (100%)
Суммарная статистика системной и объектной ВЭ в 2023 г. представлена на рис. 3. При общей установленной мощности системной и объектной ВЭ - 2682 МВт (100%) мощность ГЭС составляла 2048 МВт (76,4%), системных СЭС - 252 МВт (9,4%), объектной фотоэнергетики - 381 МВт (18,3%).
Рис. 2. Диаграмма распределение видов ВЭ Узбекистана в 2022г., всего 2300 МВт (100%), агентство IRENA
Рис. 1. Диаграмма распределения установленных мощностей системной и рассредоточенной возобновляемой электрогенерации Узбекистана в 2023г.
В 2023 г. в РУз при монтаже СЭС устанавливались солнечные батареи, в основном, китайского производства, укомплектованные кремниевыми солнечными элементами (СЭ). В 2023г. в г. Янгиюле был построен завод по производству ФЭС (компания «Enter Solar Green Energy»), базирующийся на привозных кремниевых комплектующих. В тоже время в Узбекистане имеются сырье и научно -технические основы для организации собственного промышленного производства кремния и СЭ. Так инициативной группой под руководством академика
ВЭС, 1 МВт,
М.Х. Ашурова [9] по заданию Правительства РУз было разработано ТЭО и показана возможность выплавки ТК высших марок на местном сырье, что было положено в основу создания в стране промышленного производства ТК. Под руководством Председателя Госкомгеологии Турамуратова И.Б. дополнительно, кроме тех, что были использованы при первых выплавках ТК[5 ], были разведаны новые месторождения жильного кварца и кварцитов [ 10,11 ], затем совместно с Институтом ионно-плазменных и лазерных технологий (ИИПиЛТ) АН РУз доказана их пригодность для получения кремния для СЭ, в том числе, с минимальным содержанием примеси бора и в начале XXI века были построены предприятия по электродуговой выплавке ТК (СП «UZ - Kop Silicon», г. Навои и СП «UZ Shindong Silicon») в Ташкентской области.
Д.т.н. М.Ш. Курбановым и др. [11] при выплавке кремния в электродуговых рудотермических печах шахтного типа было предложено заменять импортируемый в РУз кокс местным природным газом, а также осуществлять брикетирование шахты, в том числе с использованием местных кварцевых песков (SiO2).
По этой тематике получено 8 патентов РУз. Под руководством д.т.н. Х.Б. Ашу-рова (ИИПиЛТ АН РУз) был проведен комплекс исследований и разработок по созданию и освоению в РУз производства моносилана (SiH4) из отечественного ТК по новой, оригинальной технологии [12, 44 ], защищенной более чем 20 отечественными и зарубежными патентами. В 2007 году академиком М.С. Саидо-вым, Б.М. Абдурахмановым и Л.О. Олимовым был экспериментально обнаружен тепловольтаический эффект, положенный в основу работ по новому научному направлению, касающемуся применения не монокристаллического кремния, с содержанием примесей, дающих глубокие энергетические уровни, включая его новую модификацию - гранулированный кремний и использования таких материалов для создания преобразователей тепловой составляющей солнечного излучения в электрическую энергию. По этому направлению в ИИПиЛТ АН РУз разработано 12 новых технических решений, защищенных патентами [13,14]. В Андижанском Госуниверситете академик С.З. Зайнабиддинов занимается мета-локсидными пленками для СЭ, а д.ф.-м.н., профессор Р. Алиев решением задач по физике, технике и технологии СЭ 3- ого поколения (наноплазмоника, перов-скитные СЭ, двух и многолицевые СЭ, гибридные фотоэлектрические-ветровые и микрогидро энергетические установки[15]. Здесь только за последние 3 года создано 20 новых технических решений и полезных моделей, защищенных патентами. Д.т.н. Ш.И. Клычевым и академиками С.А. Бахрамовым, Р.А. Захидо-вым, и д.т.н. В.В. Харченко (ВИМ (ВИЭСХ), г. Москва) экспериментально подтверждено увеличение яркости и плотности излучения при последовательном прохождении сред с различным показателем преломления, что позволяет увеличить КПД концентраторных СЭ, применяя жидкостное охлаждение фронтальной стороны [16], а также впервые объяснить наблюдавшиеся ранее результаты при применении различных теплоносителей [7,14].
По данным Ю.К. Рашидова по итогам 2023г. суммарная установленная мощность солнечной теплогенерации составила 15,53 МВт (19300 м2), в том числе односемейных домов - 4,37 МВт (35 тыс. домов) и МКД - 3,38 МВт (329 МКД). Изготовлением тепловых солнечных коллекторов (СК) в РУз занимались десятки
частных компаний. Самое опытное из них - ООО «MirSolar» (Ташкент) работает с 1999г. под руководством гендиректора к.т.н. А.М. Мирзабаева и изготавливает СК с медными и алюминиевыми абсорберами (3000 проектов). ООО «Solar Sity Plus» (Ташкент) за последние семь лет смонтировало 3 млн. м2 СК. На Навоинском ГМК с 2022 производятся до 6 тыс. м2 плоских и вакуумных СК.
4 Основные научные школы возобновляемой энергетики
Ведущими научными организациями в области ВЭ В РУЗ являются академические: Физико - технический институт (ФТИ), НПО «Физика - Солнце», Институт материаловедения (БСП), Институт энергетики и автоматики (ИЭиА), Институт ионно-плазменных и лазерных технологий АН РУз (ИИПиЛТ АН РУз). В 2022г. в составе Минэнерго РУз на базе Международного института солнечной энергии АН РУз был создан Национальный НИИ возобновляемых источников энергии. Основными научными школами по возобновляемой энергетике являются коллаборации академических и вузовских учреждений по исследованиям солнечной теплогенерации; солнечных опреснителей; солнечных теплиц; плодо-овощехранилищ; биоэнергетических установок, тепловых насосов; солнечных концентраторов. Ведущим научно - образовательным и вузовскими организациями являются Ташкентский государственный технический университет, Ташкентский архитектурно-строительный университет, Ташкентский институт инженеров ирригации и механизации сельского хозяйства, Узбекско - корейский университет «КИМЕ» в Ташкенте, Бухарский госуниверситет, Бухарский инженерно - строительный институт. Ферганский госуниверситет, Ферганский политехнический институт, Каршинский инженерно - экономический институт, Кар-шинский госуниверситет и другие.
Научная школа по солнечным концентраторам была создана в восьмидесятые годы XX века академиком Р.А. Захидовым, 1937 г.р. [17]. В ее составе д.т.н. Клычев Ш.И. 1949г.р., д.т.н. А.А. Абдурахманов (1946-2020гг). Основные идеи специалистов по созданию солнечных концентраторов изложены Ш.И. Клычевым в [3,42]. 40-летний опыт эксплуатации и модернизации Большой солнечной печи А.А. Абдурахмановым представлен в [3] В настоящее время солнечными концентраторами занимается также д.т.н., проф. С.Ф. Эргашев из Ферганского политехнического института [18], и крупный специалист в этой области к.т.н. Р.Ю. Акбаров (Институт материаловедения АН РУз).
По проблемам солнечной теплогенерации ведут работы д.т.н. Ю.К. Раши-дов (эффективность теплосъема и оптимизация конструкций коллекторов, нормативная база), д.т.н. Е.С. Аббасов (воздухонагреватели); д.т.н., Н.Р. Авезова (нормативная база гелиотехники, коллектора, общие проблемы ВИЭ); д.т.н., Ж.С. Ахатов (опреснители, теплоносители в коллекторах), д.т.н. архитектор М.М. За-хидов (проектирование энергоэффективных домов с солнечным отоплением); к.т.н. М.М. Кенесарин по аккумулированию тепла в фазовых переходах (более 2000 цитирований одной работы); Ш.И. Клычев (разработка нестационарных математических моделей плоских коллекторов, воздухонагревателей, опреснителей
(совместно с Ж.С. Ахатовым), домов с солнечным отоплением (совместно с М.М. Захидовым), тепловые модели теплиц (совместно с к.т.н. Б.С. Расаходжаевым).
Важные результаты по энергетически оптимальным селективным характеристикам тепловых приемников солнечного излучения при нагреве и охлаждении были получены А.А. Абдурахмановым и Ш.И. Клычевым. А.А. Абдурахмановым было показано, что с повышением температуры тела параметр селективности приемников солнечного излучения (отношение поглощательной способности к излучательной) возрастаетсо.
Д.т.н., Ю.К. Рашидов (1954г.р), профессор Ташкентского архитектурно -строительного университета, еще в советское время в институте «ТашЗНИИЭП» организовал проектирование и сооружение гелиоустановок жилых домов, солнечно - топливных котельных и учреждений отдыха [4]. Под его руководством были разработаны основные действующие нормативные документы РУз, в том числе Нормы проектирования гелиоустановок ГВС [19], Пособие по применению Норм проектирования гелиоустановок [20], ГОСТ на солнечные коллекторы [21]. Основные научные идеи Ю.К. Рашидова были изложены в диссертации [22] и монографии [23].
Из молодых ученых со специализацией солнечной теплогенерации выделяются д.т.н., с.н.с. Н.Р. Авезова (1973г.р.), генеральный директор ООО «Solar Designs» (г. Ташкент) и д.т.н., с.н.с. Ж.С. Ахатов (1979г.р.), НПО «Физика-Солнце» ФТИ АН РУз (г.Ташкент). Н.Р. Авезова продолжает научные традиции основателя узбекской солнечной теплогенерации д.т.н., проф. Р.Р. Авезова [26]. Основным научным направлением работ Ж.С. Ахатова является исследование солнечных опреснителей, результаты которых были опубликованы в диссертации [27] и в монографии [28]. Особенностью конструкции его солнечных опреснителей является применение многоступенчатых испарительно - конденсационных камер ( теоретический расчет проведен совместно с Клычевым Ш.И.) в сочетании с очисткой конденсата методом обратного осмоса с электропитанием от фотоэлектрических панелей [29].
Научная школа солнечных теплиц, плодоовощехранилищ и гелиосушилок, биоэнергетических установок и тепловых насосов созданная Вардиашвили А.Б. развивается в Каршинском инженерно экономическом институте д.т.н., проф. Г.Н. Узаковым; в Каршинском госуниверситете д.т.н., проф. Б.Э. Хайрид-диновым и, в Каршинском госуниверситете д.т.н.; проф. Ш. М. Мирзаевым в Бухарском госуниверситете.
Вопросами аккумулирования тепловой энергии совместно с учеными из Киргизии занимается Клычев Ш.И., а применением для солнечных теплиц - Ферганский политехнический институт [36]. В Национальном исследовательском университете «Ташкентский институт инженеров ирригации и механизации сельского хозяйства» на кафедре электроснабжения и ВИЭ ведутся работы по насосам с приводом от ФЭП
Научные школы по фотоэнергетике представлены в Узбекистане учениками, последователями и коллегами академиков М.С. Саидова (1930-2020), М.К. Бахадырханова (1941-2021), С.З. Зайнабиддинова, Р.А. Муминова, А.Т. Мамада-
лимова, М.Х. Ашурова, а сфера их интересов простирается от физико - химических технологий получения и модификации полупроводниковых материалов, используемых в СЭ, до изучения электрофизических свойств этих материалов и преобразователей энергии на их основе, а также разработки и внедрения конкретных фото-термоэлектрических изделий наземного (д.т.н. Турсунов М.Н.) и космического назначения (Абдурахманов Б.М.). Особо необходимо отметить научные труды академика К.Р. Аллаева посвященные идеологии применения фотоэлектричества в большой энергетике и его оптимального сочетания с другими источниками, как альтернативной, так и традиционной энергетики в Узбекистане [37,43]
Минобрнауки РФ и Министерство высшего образования, науки и инноваций РУз в 2023 году согласовали план сотрудничества до 2025г с проведением совместных исследований, созданием специальной лаборатории по испытанию и производству фотоэлектрических преобразователей (ФЭП); по разработке дорожной карты подготовки инженерно - технических кадров; взаимодействию по приему узбекских граждан в российские вузы.
5 Выводы
1. В РУз созданы условия (законы, финансирование, госорганы управление) для ускоренного развития возобновляемой энергетики.
2. Современные научные школы развивают технологии советского периода, в том числе и уникальные: солнечные концентраторы, технологии изготовления солнечных элементов, солнечной теплогенерации.
3. Коллаборацией академических и вузовских научных школ РУз достигнуты определенные успехи в фотоэнергетике, солнечных концентраторах, опреснителях, солнечной теплогенерации.
4. Обучение бакалавров и магистров по специальности «Альтернативные источники энергии» в 12 вузах и успешная деятельность аспирантур обеспечивает кадрами развитие научных школ.
6 Литература
1. IRENA Renewable Energy Capaciny statistics 2023 mo - cd 8320d4 - 36ab - 40ac - 83cc - 3389 - cdn - endpoint.azureedge. het// media/ Files / IRENA/ Agensy/ Publica-tion/2023/Mar/ IRENA_RE_Capacity - Statistice_2023.pdf
2. Бутузов В.А. Советское и российское солнечное теплоснабжение - научные и инженерные школы // СОК (Сантехника, отопление, кондиционирование). 2018. №8. С. 8393.
3. Клычев Ш.И. Концентраторы солнечного излучения. Моделирование и расчет Lambert Academic Publishing. Saarbrücken, Deutschland. 2016.
4. Абдурахманов А.А., Абдурахманова М.А. Зеркально - концентрирующие системы для солнечных установок и их эффективность. Монография. Ташкент. Университет. 2022. 374 с.
5. Абдурахманов К.П., Костецкий М.О., Гугушвили и др. Опытное производство технического кремния и возможности расширения разработок солнечных элементов в Узбекистане. // Гелиотехника. 2003, №2,. С.21-28.
6. М.Н. Турсунов, М.М., Мирзабаев, А.М. Мирзабаев и др. Научные и технологические аспекты разработки фототеплопреобразователя для эффективной работы в условиях жаркого климата. // Гелиотехника. 2006. № 4. С. 7-12.
7. Абдурахманов Б.М, Байдаков С.Г, Соловейчик В.И., Чирва В.П. «Модули и элементы солнечных фотоэлектрических станций с концентрацией излучения», Монография, Из-во «Фан», Ташкент 1993, 300 с.
8. Гребенщиков Т.Б., Куликов Г.В., Сафаева Л.Х. Геотермальные ресурсы Узбекистана // Изучение и использование глубинного тепла Земли. М., Наука. С. 187-194.
9. 9. Абдурахманов Б.М., Ашуров М.Х., Ашуров Х.Б., Курбанов М.Ш., и др. «Проблемы и перспективы кремниевого производства в Центральной Азии // Монография, Из-во «НуриМарифат», Худжанд, 2016, 447 с.
10. Турамуратов И.Б., Ашуров Х.Б., Панченкова Л.А. и др. Сырьевая база кремниевой солнечной энергетики и микроэлектроники в Республике Узбекистан. Геология и минеральные ресурсы, 2014, № 4, с. 3-12.
11. Миркамалов Р.Х., Федоров Е.Г., Купбанов М.Ш. Минерально-сырьевая база кварцевого сырья Узбекистана для новейших технологий // Геология и минеральные ресурсы, 2017, №5, С. 77-83
12. Абдурахманов Б.М., Ашуров Х.Б., Курбанов М.Ш. «Химико-металлургический передел кремнезема в моносилановое сырье для солнечной энергетики и наноэлектро-ники», Монография, Из-во «Navroz» 2018, 505 с.
13. Абдурахманов Б.М. ,Адилов М.М., Ашуров М.Х., Ашуров Х.Б., Курбанов М.Ш. и др. «Модернизация технологии получения и новые аспекты применения технического кремния и мультикремния» ,Монография, Из-во « Нуримаръифат», Худжанд-2022, 336 с.
14. «Advances in ArtificalIntellignce Energy Systems and Energy Autonomy» Editors: Mukhdeep Singh Manshahia, ValeriyKharchenko, Gerhard -Wilhelm Weber, Pandian-Vasant. EAI/ Springer Innovations in Cjmmunicftion and Computing, ISSN 2522-8595, https: //doi. org/ 10. 1007/978-3-031- 26496-2, Swizerland , 2023, p. 285( коллективная монография) (Scopus)
15. J.J.G'ulomov, R.Aliev, N.A.Mirzaalimov et al. Suns-Voc Characteristics of Silicon Solar Cell: Experimental and Simulation Study. // journal of nano- and electronic physics, 2023, Volume 15, Issue 2, (20191-20195 pp.), DOI: 10.21272/jnep. 15 (2).02019 (Scopus)
16. Клычев Ш.И., Бахрамов С.А., Харченко В.В., Клычев З.Ш. Оптические среды - как способ повышения эффективности концентраторных солнечных фотоэлектрических установок. Гелиотехника, 2012, №2 с.71-73.
17. Захидов Р.А. «Зеркальные системы концентрации лучистой энергии. Ташкент. ФАН. 1986.
18. 18. Эргашев С.Ф., Нигматов У.Ж. Солнечные параболоцилиндрические установки, конструктивные особенности и расчет параметров // Universum: технические науки: электронный научный журнал. 2020. № 11 (80).
19. 19.. Нормы проектирования РУз. КМК 2.04.16-18. Установки солнечного горячего водоснабжения. Ташкент. 2018.
20. Пособие по проектированию новых энергоэффективных решений для установок солнечного горячего водоснабжения к КМК 2.04.16-18. Ташкент. 2018.
21. РСТ Уз. 744-96. Коллекторы солнечные. Общие технические условия.
22. Рашидов Ю.К. Повышение эффективности и надежности систем солнечного теплоснабжения на основе применения саморегулирующих активных элементов / Автореферат (ДБс) диссертации .Ташкент. 2020.
23. Рашидов Ю.К. Инновационный подход повышение эффективности и надежности систем солнечного теплоснабжения на основе применения саморегулируемых активных элементов. Монография. Tashkent. Изд. Iqtisod - Mobiya. 2019.
24. Аббасов Е.С. Роль солнечных воздухонагревателей в теплоэнергетической отрасли и перспективы их развития в Республике Узбекистан // Общество и инновации. 2020. Т. 1 (1) С. 1-13.
25. Абдукаримов Б.А., Аббасов Е.С., Усмонова Н.У. Исследование рабочих параметров солнечных воздухонагревателей. Способы повышения их эффективности //Матрица научного познания. 2019. С. 37-42.
26. Авезова Н.Р., Рахимов Э.Ю., Далмурадова Н.Н. и др. Выбор и обоснование рациональных технических решений для систем электроснабжения, основанных на солнечной энергии // Applied Solar Energy. Т. 58. 2022. С. 121-126.
27. Ахатов Ж.С. Опреснение соленых вод в системах питьевого водоснабжения с помощью теплового и фотоэлектрического преобразования солнечной энергии // Диссер. д.т.н. (DSc) ,Ташкент. 2021.
28. Ахатов Ж.С. Опреснение соленых вод с помощью тепловых и фотоэлектрических преобразователей солнечной энергии. LambertAcademic Publishing. 2018. Саар - Брюкен. Германия.
29. Ж.С. Ахатов Опреснение соленой воды с использованием ВИЭ: спрос, текущее состояние, тенденции развития, прогнозы на будущее (обзор) // Apply Solan Energy. 2019. с. 133-148. ФТИ НПО - Солнце.
30. Узаков Г.Н., Захидов Р.А., Сафаров А.С., Давланов Х.А. Ветровая энергетика. Учебник. Карши. ИНТЕЛЛЕКТ. 2023. 252 с.
31. Узаков Г.Н., Захидов Р.А., Давланов Х.А., Тошмаматов Б.М. Введение в специальность. Альтернативные источники энергии. Учебник. Карши. ИНТЕЛЛЕКТ. 2024.
32. Узаков Г.Н. Эффективные системы теплохладоснабжение плодоовощехрани-лищ. Lambert Academic Publishing. Саар - Брюкен. Германия. 2013. 214 с.
33. Ким В.Д., Хайриддинов Б.Э., Холлиев Б.У. Естественно - конвективная сушка плодов в солнечных сушильных установках: Практика и теория. Ташкент. ФАН. 1999.
34. Хайриддинов Б.Э., Ким В.Д., Холмирзаев Н.С. Моделирование тепломассообменных процессов в гелиосушилке с подпочвенным аккумулятором тепла // Гелиотехника. 2006. № 2. с. 41-45.
35. Мирзаев Ш.М., Кадыров Дж. Р. Установки и технологии процесса сушки абрикосов на гелиосушилках // Проблемы информатики и энергетики. 2021. №2. с. 84-93.
36. Расходжаев Б.С., Кучкаров А.А., Бобоева М.О. и др. Исследования процесса аккумулирования солнечной энергии в теплицах // Научно - технический журнал. ФерПИ. 2022. Т. 26. Спец.вып. №10. с. 188-191.
37. Аллаев К.Р. Энергетика мира и Узбекистана. Из-во «Моллия».Ташкент, 2007, 388 с.
38. Орлов А.Ю., Авезов Р.Р. Солнечные системы отоплений и горячего водоснабжения. Ташкент. ФАН. 1988.
39. Клычев Ш.И., Мухаммадиев М.М., Авезов Р.Р., «Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии». Ташкент ФАН. 2010.
40. Уришев Б.У. Малые гидравлические станции. Учебник для вузов. Ташкент. Tafakkur avlodi. 2020.
41. Муххамадиев М., Уришев Б., Мамадлеров Э., Джураев К.С. Энергетические установки малой мощности на базе возобновляемых источников энергии. Монография. Ташкент. ТашДТУ. 2019.
42. Захидов Р. А., Абдурахманов А.А., Клычев Ш. И. Оценка эффективности использования селективных поверхностей в тепловых гелиоприемниках. Гелиотехника, 1981, №1, с 61-63.
43. Аллаев К. Р. Современная энергетика и перспективы ее развития: Монография / - Ташкент ,Из_во . «Fan vatexnologiyalarnashriyot-matbaauy» i, 2021. - 952 с.
44. AshurovKh, Kim Yong II, Salikhov Sh., et al. Патент США US9.156.861 В2 .A method for preparing monosilane by using trialkoxysilane Pub. Date: Sept. 10, 2015.
References
1. IRENA Renewable Energy Capacity Statistics 2023. Retrieved from [link]
2. Klychev, Sh.I. (2016). Concentrators of solar radiation. Modeling and calculation. Lambert Academic Publishing. Saarbrücken, Germany.
3. Abdurakhmanov, A.A., Abdurakhmanova, M.A. (2022). Mirror-concentrating systems for solar installations and their efficiency. Monograph. Tashkent University.
4. Butuzov, V.A. (2018). Soviet and Russian solar heating - scientific and engineering schools. Sanitation, Heating, Air Conditioning, No. 8, pp. 83-93.
5. Abdurakhmanov, K.P., Kostetsky, M.O., Gugushvili, et al. (2003). Experimental production of technical silicon and possibilities of expanding developments of solar elements in Uzbekistan. Heliotechnics, No. 2, pp. 21-28.
6. Tursunov, M.N., Mirzabaev, M.M., Mirzabaev, A.M., et al. (2006). Scientific and technological aspects of developing a photothermal converter for efficient operation in hot climate conditions. Heliotechnics, No. 4, pp. 7-12.
7. Abdurakhmanov, B.M., Baydakov, S.G., Soloveychik, V.I., Chirva, V.P. (1993). "Modules and elements of solar photovoltaic stations with radiation concentration". Monograph, Fan Publishing House, Tashkent, 300 p.
8. Grebenshchikov, T.B., Kulikov, G.V., Safaeva, L.Kh. (Year). Geothermal resources of Uzbekistan. In "Study and Use of Earth's Deep Heat". Moscow, Science, pp. 187-194.
9. Abdurakhmanov, B.M., Ashurov, M.Kh., Ashurov, Kh.B., Kurbanov, M.Sh., et al. (2016). "Problems and prospects of silicon production in Central Asia". Monograph, NuriMarifat Publishing House, Khujand, 447 p.
10. Turamuratov, I.B., Ashurov, Kh.B., Panchenkova, L.A., et al. (2014). Raw material base of silicon solar energy and microelectronics in the Republic of Uzbekistan. Geology and Mineral Resources, No. 4, pp. 3-12.
11. Mirkamalov, R.Kh., Fedorov, E.G., Kupbanov, M.Sh. (2017). Mineral resource base of quartz raw materials in Uzbekistan for advanced technologies. Geology and Mineral Resources, No. 5, pp. 77-83.
12. Abdurakhmanov, B.M., Ashurov, Kh.B., Kurbanov, M.Sh. (2018). "Chemical-metallurgical conversion of quartz into monosilane raw material for solar energy and nanoelectronics". Monograph, Navroz Publishing House, 505 p.
13. Abdurakhmanov, B.M., Adilov, M.M., Ashurov, M.Kh., Ashurov, Kh.B., Kurbanov, M.Sh., et al. (2022). "Modernization of silicon and multicrystalline silicon production technology
and new aspects of their application". Monograph, NuriMarifat Publishing House, Khujand, 336 p.
14. "Advances in Artificial Intelligence Energy Systems and Energy Autonomy". (2023). Editors: Mukhdeep Singh Manshahia, Valeriy Kharchenko, Gerhard-Wilhelm Weber, Pandian-Vasant. EAI/Springer Innovations in Communication and Computing, Switzerland, p. 285 (collective monograph) (Scopus).
15. G'ulomov, J. J., Aliev, R., Mirzaalimov, N.A., et al. (2023). Suns-Voc Characteristics of Silicon Solar Cell: Experimental and Simulation Study. Journal of Nano- and Electronic Physics, Volume 15, Issue 2, pp. 20191-20195. DOI: 10.21272/jnep.15(2).02019 (Scopus).
16. Klychev, Sh.I., Bakhramov, S.A., Kharchenko, V.V., Klychev, Z.Sh. (2012). Optical media as a way to increase the efficiency of concentrator solar photovoltaic installations. Heliotechnics, No. 2, pp. 71-73.
17. Zakhidov, R.A. (1986). "Mirror systems for concentrating radiant energy". Tashkent, Fan.
18. Ergashev, S.F., Nigmatov, U.Zh. (2020). Solar parabolic-cylindrical installations, design features and calculation of parameters. Universum: Technical Sciences: Electronic Scientific Journal, No. 11 (80).
19. Design standards of the Republic of Uzbekistan. KMK 2.04.16-18. Solar hot water supply systems. Tashkent, 2018.
20. Guide to designing new energy-efficient solutions for solar hot water supply installations to KMK 2.04.16-18. Tashkent, 2018.
21. RST Uz. 744-96. Solar collectors. General technical conditions.
22. Rashidov, Yu.K. (2020). Increasing the efficiency and reliability of solar heating systems based on the use of self-regulating active elements. Author's abstract (DSc) dissertation. Tashkent.
23. Rashidov, Yu.K. (2019). Innovative approach to increasing the efficiency and reliability of solar heating systems based on the use of self-regulating active elements. Monograph. Tashkent, Iqtisod-Mobiya Publishing House.
24. Abbasov, E.S. (2020). The role of solar air heaters in the heat and power industry and prospects for their development in the Republic of Uzbekistan. Society and Innovations, Vol. 1(1), pp. 1-13.
25. Abdakarimov, B.A., Abbasov, E.S., Usmonova, N.U. (2019). Study of the operating parameters of solar air heaters. Ways to improve their efficiency. Matrix of Scientific Knowledge, pp. 37-42.
26. Avezova, N.R., Rakhimov, E.Yu., Dalmuradova, N.N., et al. (2022). Selection and justification of rational technical solutions for solar energy-based power supply systems. Applied Solar Energy, Vol. 58, pp. 121-126.
27. Akhatov, Zh.S. (2021). Desalination of saline water in drinking water supply systems using thermal and photovoltaic solar energy conversion. DSc thesis. Tashkent.
28. Akhatov, Zh.S. (2018). Desalination of saline water using thermal and photovoltaic solar energy converters. Lambert Academic Publishing. Saarbrücken, Germany.
29. Akhatov, Zh.S. (2019). Desalination of saline water using renewable energy sources: demand, current state, development trends, future forecasts (review). Applied Solar Energy, pp. 133-148. FTI NPO-Solntse.
30. Uzakov G.N., Zakhidov R.A., Safarov A.S., Davlanov Kh.A. (2023) Wind energy. Textbook. Karshi. INTELLIGENCE. 252 p.
31. Uzakov, G.N., Zakhidov, R.A., Davlanov, Kh.A., Toshmamatov, B.M. (2024). Introduction to the specialty. Alternative energy sources. Textbook. Karshi, INTELLECT.
32. Uzakov, G.N. (2013). Efficient heat and cold supply systems for fruit and vegetable storage facilities. Lambert Academic Publishing. Saarbrücken, Germany.
33. Kim, V.D., Khayriddinov, B.E., Kholliyev, B.U. (1999). Natural convection drying of fruits in solar drying installations: Practice and theory. Tashkent, Fan.
34. Khayriddinov, B.E., Kim, V.D., Kholmirzaev, N.S. (2006). Modeling of heat and mass exchange processes in a helios dryer with a subsurface heat accumulator. Heliotechnics, No. 2, pp. 41-45.
35. Mirzaev, Sh.M., Kadyrov, D.R. (2021). Installations and technologies of apricot drying process in helio dryers. Problems of Informatics and Energy, No. 2, pp. 84-93.
36. Raskhodzhaev, B.S., Kuchkarov, A.A., Boboeva, M.O., et al. (2022). Studies of the solar energy accumulation process in greenhouses. Scientific and Technical Journal. FerPI, Vol. 26, Special Issue No. 10, pp. 188-191.
37. Allaev, K.R. (2007). World and Uzbekistan's Energy. Moliya Publishing House. Tashkent, 388 p.
38. Orlov, A.Yu., Avezov, R.R. (1988). Solar heating and hot water systems. Tashkent, Fan.
39. Klychev, Sh.I., Mukhammadiyev, M.M., Avezov, R.R. (2010). "Non-traditional and renewable energy sources". Tashkent, Fan.
40. Urishov, B.U. (2020). Small hydraulic power stations. Textbook for universities. Tashkent, Tafakkur avlodi.
41. Mukhammadiev, M., Urishov, B., Mamadlerov, E., Djuraev, K.S. (2019). Power plants of small capacity based on renewable energy sources. Monograph. Tashkent, TashDTU.
42. Zakhidov, R.A., Abdurakhmanov, A.A., Klychev, Sh.I. (1981). Assessment of the efficiency of using selective surfaces in solar heat receivers. Heliotechnics, No. 1, pp. 61-63.
43. Allaev, K.R. (2021). Modern energy and prospects for its development: Monograph. Tashkent, Fan vatexnologiyalarnashriyot-matbaauy, 952 p.
44. Ashurov, Kh., Kim Yong II, Salikhov Sh., et al. (2015). US Patent US9,156,861 B2. A method for preparing monosilane by using trialkoxysilane. Pub. Date: Sept. 10, 2015.
Uzbekistan: Traditions and Achievements in Renewable Energy
1,1Vitaliy Butuzov 2,2Yusuf Rashidov 3,3Gulom Uzakov 4-4Shavkat Klychev 4,5Boris Abdurakhmanov
1 Kuban State Agrarian University named after I.T. Trubilin, Krasnodar, Russia, 2 Tashkent Architectural and Construction Institute, Tashkent, Republic of Uzbekistan,
3 Karshi Engineering and Economics Institute, Republic of Uzbekistan,
4 U.A. Arifov Institute of Ion-Plasma and Laser Technologies, Tashkent,
Republic of Uzbekistan
E-mail:[email protected], 2rashidov_yus@mail. ru, [email protected], 4klichevsh@list. ru, [email protected]
Abstract. The article presents data from the International Renewable Energy Agency (IRENA) and national organizations of the Republic of Uzbekistan (RUz) on the installed capacity of renewable energy in 2022 and 2023. The successes of Uzbek scientific schools in the Soviet period in hydro and solar energy are noted, including the construction of the Large Solar Furnace (LSF) and research in photoenergetics. The results of the implementation of the Decree of 2022 and the Resolution of 2023 of the President of the RUz on the extensive development of renewable energy, regulatory framework, and government structures management are presented. The achievements of the main academic and university scientific schools in renewable energy of the RUz in the XXI century are described. Unique results of the work of the solar concentration scientific school, creation of a modern regulatory framework for photovoltaic and solar thermal energy are presented. The work of the scientific school of solar greenhouses, fruit and vegetable storage facilities, helio dryers, bioenergy installations, and heat pumps is described. An overview of personnel training in 12 universities of the RUz and training of graduate students is presented. Cooperation between the Ministry of Education and Science of the Russian Federation and the Ministry of Higher and Secondary Special Education, Science, and Innovation of the RUz is noted.
Keywords: renewable energy (RE), IRENA agency, Republic of Uzbekistan (RUz), scientific schools, statistics of installed RE capacity in 2022, 2023, photoenergetics, technical silicon, solar cells, Large Solar Furnace (LSF), geother-mal and wind resources, hydroenergy, solar power plants (SPP), wind power plants (WPP), solar heat generation, solar greenhouses, helio dryers, bioenergy installations, heat pumps, training of specialists and graduate students.
