Переходить на возобновляемые источники энергии во всем мире помогают ученые из Южно-Уральского государственного университета. Специалисты вместе с коллегами из Малайзии продумали размещение энергокомплексов в аэропорту города Куантан (Малайзия). Благодаря этому исследованию воздушная гавань круглый год сможет производить электричество с помощью энергии солнца, а использованная в работе компьютерная модель позволит рассчитывать параметры солнечных станций для аэропортов в любой точке мира. Статья о разработке методики ускоренной компьютерной оптимизации солнечной электростанции с требованием по исключению бликов опубликована в одном из самых престижных журналов первого квартиля «Energy Reports».
Воздушная гавань работает на энергии солнца
Ориентир на возобновляемые источники энергии сегодня является общемировым трендом. Солнце ветер и вода производят электроэнергию без негативного влияния на окружающую среду. Кроме того, объекты, работающие на возобновляемой энергии, становятся ее «персональными» источниками, поскольку создают локальную генерацию в распределительных сетях.
В Южно-Уральском государственном университете возобновляемые источники энергии изучают на кафедре «Электрические станции, сети и системы электроснабжения» Энергетического факультета Политехнического института. Последним проектом стала разработка «зеленого» энергокомплекса для аэропорта города Куантан (Малайзия). Ученые ЮУрГУ Евгений Соломин, Ирина Кирпичникова вместе с малазийскими коллегами из университета Паханг (Universiti Malaysia Pahang ) рассчитали приход солнечной радиации в районе воздушной гавани. Представитель иностранной стороны Судхакар Кумарасами также является научным сотрудником кафедры «ЭССиСЭ».
Автор исследования — профессор Евгений Соломин
Для проведения работы был использован опыт предыдущих лет. В 2010-2012 годах вместе с итальянской фирмой «H2Nitidor» был разработан гибридный ветро-солнечно-водородный энергокомплекс мощностью 5 кВт. Его задача — служить аварийным генератором электроснабжения навигационной аппаратуры в аэропорту Вероны.
Мощность новой, малазийской, электростанции может масштабироваться от 1 кВт до 100 МВт. По технико-экономическим параметрам она превосходит любые источники энергии в Малайзии. Кроме того, электростанция может выдержать любые катаклизмы, будь то цунами или ураган. Повреждения будут минимальными. Также важно, что работа станции не зависит от человеческого фактора. Единственным недостатком такого объекта, который выявили ученые, было наличие бликов. Они могли воздействовать на пилотов и навигационное оборудование при взлете и посадке. Ученые смогли устранить эту проблему с помощью оптимизации трекинговых систем.
«В ходе исследования мы получили большие массивы данных по приходу солнечной радиации в конкретном регионе и подобрали 8 оптимальных зон для размещения средних солнечных электростанций общим техническим потенциалом до 20 МВт с генерацией 26304 МВт-часов в год. На каждом участке был проведен анализ бликов, чтобы исключить их воздействие на наблюдателя. Оценку проводили с помощью программного обеспечения ForgeSolar. Инновационность исследования заключается в применении новой компьютерной модели этого ПО, учитывающей данные из базы SolarGis в постоянно обновляемом режиме. То есть мы разработали методику ускоренной компьютерной оптимизации солнечной электростанции в конкретных условиях с требованием по исключению бликов», — прокомментировал Евгений Соломин.
Границы аэропорта в городе Куантан и предлагаемые для расположения электростанций места
Перспективный проект для аэропортов всего мира
Результаты совместного исследования команды ЮУрГУ и малазийских ученых будут использованы на практике: в 2021-2022 годах в аэропорту Куантана начнется строительство электростанций. Однако это не единственное применение для работы. Разработанная методика поможет оценить потенциал прихода солнечной радиации, рассчитать оптимальную мощность электростанции и оптимизировать положение солнечных модулей, чтобы на них не образовывались блики. Автоматическое вычисление с устранением ошибок проведет самообучаемая компьютерная модель, если внести соответствующие поправочные коэффициенты.
Поскольку аэропорты во всем мире переходят на альтернативные источники питания, разработанный метод поможет быстрее осуществить процесс. Разработчики отмечают перспективность таких проектов, а потому намерены предложить внедрение результатов исследования ряду аэропортов.
Исследования в области экологии являются одними из трех стратегических направлений развития научной и образовательной деятельности Южно-Уральского государственного университета наряду с цифровой индустрией и материаловедением.
ЮУрГУ — участник Проекта «5-100», призванного повысить конкурентоспособность российских университетов среди ведущих мировых научно-образовательных центров.