Наука и инновации

Автономные ветро- и солнечные электростанции
Аннотация разработки Разработаны и внедряются в производство автономные ветроэлектростанции (ВЭС) и солнечные электростанции (СЭС) для малых потребителей электроэнергии (с установленной мощностью до 10 кВт). Естественное удаление таких объектов, например, фермерских усадеб, от централизованных систем электроснабжения обусловливает высокую эффективность ветроэлектростанций и солнечных электростанций.
Автономные электростанции на основе альтернативных источников энергии (ветра и солнечного излучения) должны иметь системы аккумулирования энергии или резервные топливные электростанции, параметры которых зависят и находятся в противоречии с параметрами ВЭС и СЭС. В этой связи появляется и становится актуальной задача оптимизации параметров всей автономной системы электроснабжения, которую удалось решить путем оптимизации рабочей скорости ветра и площади фотоэлектрических преобразователей (ФЭП). Кроме того, предлагаются эффективные резервные ВЭС и СЭС для сезонно работающих автономных потребителей электроэнергии, таких, как летние доильные площадки и летние лагеря молочного КРС.
Автономная ветроэлектростанция включает ветроустановку с генератором переменного или постоянного тока, батарею аккумуляторов и станцию управления. Преимуществом является то, что параметры ветроустановки и аккумуляторной батареи оптимально согласованы между собой. Автономная солнечная электростанция включает батарею ФЭП с аккумуляторами и инвертором, станцию управления. Для повышения эффективности использования ФЭП разработана система концентрирования солнечного излучения и способы управления концентраторами.

Abstract of the project There is developed and being implemented in the production the autonomous wind (WPP) and solar (SPP) power plants for small electricity consumers (with the installed capacity of up to 10 kW). Natural remoteness of such objects as farmers' estates, from centralized power supply systems results in high efficiency of wind and solar power plants. Autonomous power plants on the basis of alternative energy sources (wind and solar) should have energy storage systems or back–up fuel power plant, whose parameters depend on and are in conflict with the parameters of WPP and SPP. In this regard, there is the urgent problem of the all autonomous power supply system parameters optimizing, thatwas solved by optimizing the operating wind speed and the solar photoelectric converter area. Besides there is proposed effective back–up WPP and SPP for seasonally working autonomous power consumers, such as summer milking shed and dairy cattle summer camps.
Autonomous wind power plant includes wind turbine with a generator AC or DC, battery and battery management station. The advantage is that the wind turbines and the battery parameters are optimally matched. Autonomous solar power plant includes solar photoelectric converter with batteries and inverter, control station. For solar photoelectric converter usage efficiency increase there is developed solar concentration system and of concentrators control methods.

ветроустановка_1.jpg
Зависимость стоимости компонентов и всей ВЭС от скорости ветра
1 – стоимость ветроустановки, 2 – стоимость аккумуляторов, 3 – общая стоимость ВЭС

Новизна и правовая охрана результатов интеллектуальной деятельности Разработка соответствует мировому уровню. Разработана методика оптимизации параметров автономной ветроэлектростанции и технические средства для её реализации. Новизна технических решений для реализации ресурсосберегающих технологий подтверждена патентами РФ на изобретения:
1. Патент №2313639 РФ, МПК F03D 9/02. Ветроэнергетическая установка. /С.М.Воронин, А.П.Жогалев, ФГБОУ ВПО АЧГАА. Опубл. 27.12.2007, Бюл. №36;
2. Патент №2331822 РФ. МПК F24J 2/42, F24J 2/54. Модуль солнечной электростанции. /С.М.Воронин, А.А.Таран, ФГБОУ ВПО АЧГАА. Опубл. 20.08.2008. Бюл. №23;
3. Патент №2472031 РФ. МПК F03D 3/04. Ветроэнергетическая установка. /С.М.Воронин, Л.В.Бабина, ФГБОУ ВПО АЧГАА. Опубл. 10.01.2013, Бюл. №1;
4. Патент №2437036 РФ. МПК F24J 2/42, F24J 2/54. Модуль солнечной электростанции. /С.М.Воронин, О.С.Меняйлов, Н.С.Овсянников, ФГБОУ ВПО АЧГАА., Опубл. 20.12.2011. Бюл. №35;
5. Свидетельство о гос. регистрации программы на ЭВМ 2008614883 РФ. Расчет гарантированного электроснабжения удаленных потребителей с использованием нетрадиционных источников энергии. /С.М.Воронин, С.В.Оськин, Е.В.Пантелеев, А.И.Ванддке, А.Ф.Кроневальд. ФГБОУ ВПО КубГАУ. Зарегистр. в Реестре программ для ЭВМ 10.10.2008.

Степень готовности Завершены научно–исследовательские и опытно–конструкторские работы.


Сведения о внедрении Внедрены единичные установки в Ростовской области: СПК «Победа»; фермерское хозяйство «Рассыпянец» ИП Замкого А.И.; фермерское хозяйство ИП Субачева; СПТ «Букач и К».

Экономический эффект Стоимость электроэнергии снижается для ВЭС до 6 руб/кВт.ч, для СЭС – до 9 руб/кВт.ч.

Потенциальные потребители В Южном Федеральном округе и Северо–Кавказском Федеральном округе имеются свыше 10 тысяч малых автономных потребителей электроэнергии, таких как фермерские усадьбы, домики рыбака, передвижные пасеки, летние доильные площадки и др. На этих объектах целесообразно установить автономные ВЭС и СЭС.

Разработчики Воронин Сергей Михайлович, доктор технических наук, профессор;
Жогалев Алексей Петрович, доктор технических наук, доцент;
Таран Андрей Александрович, доктор технических наук, доцент;
Овсянников Николай Сергеевич, кандидат технических наук;
Закиров Илья Валерьевич, аспирант;
Закиров Федор Валерьевич, аспирант.

Контактная информация Закиров Илья Валерьевич, аспирант кафедры энергетики Азово–Черноморского инженерного института ФГБОУ ВПО ДГАУ в г. Зернограде
Адрес: 347740, Ростовская область, г. Зерноград, пер. Средний, 8
e–mail: zakirov.ilya@yandex.ru
Телефон: +7 (989) 714 61 38