Гелиоэнергетика на Крайнем Севере — аспирант из Югры рассказывает о проекте по управлению солнечными батареями

Проект Всеволода Ткаченко, молодого ученого, аспиранта Югорского государственного университета «Разработка системы самодиагностики и телемеханики солнечной электростанции для районов Крайнего Севера» признан одним из лучших на конкурсе стартапов от ПАО «Газпромнефть» и ООО «Газпромнефть энергосистемы» в рамках форсайт-сессии «Энергетик будущего 2030» и принят в совместную проработку в кросс-функциональной команде.

Солнце — главный источник энергии на Земле, ведущий и экологически чистый, а солнечные панели могут вырабатывать энергию и в пасмурную погоду, и даже в снегопад. Проект Всеволода Ткаченко, молодого ученого, аспиранта Югорского государственного университета «Разработка системы самодиагностики и телемеханики солнечной электростанции для районов Крайнего Севера» признан одним из лучших на конкурсе стартапов от ПАО «Газпромнефть» и ООО «Газпромнефть энергосистемы» в рамках форсайт-сессии «Энергетик будущего 2030» и принят в совместную проработку в кросс-функциональной команде. В интервью Всеволод Ткаченко поделился мыслями о будущем альтернативной энергетики, 3D-принтерах и преподавании.

— Почему вы решили присоединиться к студенческому конструкторскому бюро (СКБ)?

— Я примкнул к СКБ «Энергетик», как только начал работать в ЮГУ, больше года назад. Хотелось нового опыта в конструкторской деятельности. Меня привлекает работа, которую нужно делать руками, а в бюро как раз есть такая возможность. Мы сами собирали солнечную панель, причем часть элементов, а именно крепления, распечатывали на 3D-принтере.

— Как вам пришла в голову идея создания солнечной электростанции на Крайнем Севере?

— Проект зародился благодаря солнечной батарее, которая находится на улице возле нашего корпуса. Ее необходимо постоянно мониторить. Одна из идей заключалась в том, чтобы подключить батарею к локальной сети как отдельное интеллектуальное устройство, чтобы можно было с компьютера подавать ей разные команды, например, совершить поворот или поднятие фотоэлектрической панели. На солнечной батарее установлены климатические датчики, они передают показания — температуру, влажность воздуха. В дальнейшем панель будет следовать указаниям с web-интерфейса. Также можно автоматизировать систему, и она будет самостоятельно выполнять команды, которые подаются с компьютера, например, провести трекинг системы, мониторинг состояния батареи, сигнализировать о поломках. Эти сигналы можно будет передавать на личные устройства обслуживающего персонала. До лета планируем начать передавать команды по GSM-связи.

— Как в реальности выглядит ваша система?

— Спереди на солнечной батарее установлены датчики освещенности для анализа заснеженности самой панели. Работает система по такому принципу: если датчики показывают высокую освещенность, а выработка с панели низкая, следовательно, с самой панелью что-то не так, и надо ее, например, очистить от снега. Позади расположен вибромотор, который сам счищает снег. С обратной стороны также находятся датчики анализа параметров окружающей среды, которые измеряют давление, температуру и другие климатические факторы. Обработка этих результатов в дальнейшем поможет в кратковременном предсказании погоды. Можно будет понимать, собирается ли идти снег или другие осадки, которые могут снизить выработку электроэнергии, и предпринять меры, чтобы снизить воздействие окружающей среды на саму панель. Блок управления находится в кабинете в СКБ. С компьютера подаются команды, и панель их выполняет.

— Зачем такое устройство, если есть люди?

— Люди есть не везде. На отдаленных территориях нет профессионального персонала. Вы же не будете спрашивать у местного жителя, что конкретно сломалось на солнечной станции. А в данном случае она сама проводит диагностику и сразу передает информацию персоналу. И, выезжая на объект, люди понимают, с чем они столкнутся на месте, следовательно, могут к этому подготовиться.

— Эта разработка годится только для северных территорий?

— В основном разработка предназначена для нашего тяжелого климата. Здесь сильные ветровые нагрузки, низкие температуры — много факторов, которые могут привести к выходу из строя солнечной батареи. Однако разработку можно использовать в любых широтах. Например, если кто-то организует свою систему интернета вещей, можно будет подключить солнечную батарею к сети и «общаться» с ней из любой точки. Можно сидеть на работе и следить, как там чувствует себя солнечная батарея.

— А сейчас есть запрос на солнечные панели?

— Есть тенденция на увеличение числа солнечных батарей. Когда мы участвуем в различных показах, к нам подходят представители многих компаний, их интересует проект, связанный с гелиоэнергетикой. Например, у кого-то солнечный холл, куда попадает много света, и они интересуются, можно ли такие панели поставить у них на объектах. Использование зеленой энергетики поднимает престиж компании и помогает быть в тренде, это перспективное направление.

— Где вы реализуете свой проект?

— Мою разработку мы обкатываем здесь, в стенах университета. Когда мы ее собрали, стояли холода, и мы из дома следили, как она выдерживает низкие температуры. Бывали ошибки, устраняли их по мере выявления.

— Может ли альтернативная энергетика заменить традиционную?

— Полностью все-таки нет. Традиционная электроэнергетика останется. Она выдает больше мощности для нужд человечества. Поэтому от нее полностью отказаться нельзя. Но нужно стремиться к более полному использованию солнечной энергии и как можно большую часть перекладывать на возобновляемые источники. Тут появляются сложности с накоплением электроэнергии. Непостоянство возобновляемых источников — это большая проблема. Развитие накопителей электроэнергии может привести к росту объемов солнечной электроэнергии.

— А солнечного света на Севере достаточно для развития альтернативной энергетики?

— На Севере инсоляция не такая большая, но есть различные способы ее повышения. У нас много снега, а из него можно делать отражающие линзы и таким способом концентрировать свет на солнечной панели. Использование систем, повышающих КПД, показывает, что солнечную энергетику вполне можно применять в таких крайних широтах.

— На что хватит энергии от одной солнечной батареи?

— Одной панели будет маловато. Если взять несколько панелей и достаточно большой накопитель, можно запитать холодильник, он будет работать автономно. Днем будет вырабатываться электроэнергия на нужды холодильника и на заряд аккумулятора, а с него энергия будет браться ночью. При увеличении объемов можно небольшие дома запитывать полностью.

— Вы сказали, что часть элементов распечатывалась на 3D-принтере. Как вы это делали?

— У нас есть фотополимерный 3D-принтер. На нем вся печать происходит с помощью засвета жидкого фотополимера. Еще есть 3D-принтер, который работает по принципу наплавления: он тянет нить, расплавляет ее и постепенно наплавляет фигуру. На изделиях, напечатанных на полимерном принтере, можно рассмотреть даже самые мелкие детали. Печать на полимерном принтере куда более точная и гладкая, то есть материал получается однородным. При печати с помощью наплавления нити чувствуется, что у нас изделие имеет шероховатость из-за наслаивания друг на друга. Точность печати здесь чуть ниже — 0,4 мм. Этот 3D-принтер как раз используется для распечатки деталей нашей солнечной батареи. Это более габаритные вещи.

— Что вам нравится больше, заниматься наукой или преподавать?

— Однозначно ответить нельзя. Один из моих преподавателей однажды сказал, что сейчас нет просто преподавателей и ученых, есть научно-преподавательский коллектив. Когда мы выходим из зоны комфорта, приобретаем новый опыт в научной сфере, то обязанностью каждого преподавателя является преобразовать его в доступный для студентов материал. Совершенствуемся сами, получаем новые знания, наработки, затем несем их «в массы» — обучаем студентов. Это все циклично. Я не могу выделить, какая из этих частей, преподавание или наука, мне больше нравится. Все новые знания, которые я получаю, я стараюсь передать своим студентам.

— А какой вы преподаватель, как сами считаете?

— Я очень мягкий преподаватель, может, в каких-то моментах это даже плохо. Всегда стараюсь найти общий язык со студентами и не создавать конфликтные ситуации.

Подпишитесь на наш канал, чтобы не упускать новости науки. Важная информация есть в нашем Telegram.