Разработка гибридных энергетических комплексов на возобновляемых источниках энергии для питания автономных объектов с потреблением энергии от 1,0 up to 3,0 кВт/час в сутки и интеллектуальным адаптивным управлением нагрузкой
Проект нацелен на разработку гибридных энергетических комплексов для электроснабжения объектов с потреблением энергии от 1,0 up to 3,0 кВт/час в сутки. Комплекс будет вырабатывать электрическую энергию используя различные возобновляемые источники, включая энергию солнца, ветра, механическую энергию и др. В качестве аккумулирующих мощностей будет рассмотрено применение, в том числе отработавших аккумуляторных батарей от электромобилей. Управление нагрузкой будет осуществляться адаптивно, исходя из потребности потребителей.
The relevance of the проведения НИОКР и реализации проекта в целом.
Большие вызовы: исчерпание возможностей экономического роста России, основанного на экстенсивной эксплуатации сырьевых ресурсов, на фоне формирования цифровой экономики и появления ограниченной группы стран-лидеров, обладающих новыми производственными технологиями и ориентированных на использование возобновляемых ресурсов. Перспективной областью применения ВИЭ в России являются изолированные и удаленные энергорайоны, а также резервирование системы электроснабжения особо ответственных потребителей (повышенной категории надежности). В России на данный момент широкое применение альтернативных источников энергии найдено только в технических средствах организации дорожного движения, где обеспечивается питание светофоров Т7 с потребляемой мощностью до 0,15 кВт/час в сутки.
В связи с увеличивающимся темпом развития электротранспорта, будет назревать вопрос с необходимостью решения проблемы утилизации или вторичного использования аккумуляторных батарей электромобилей.
Цель НИОКР. Выявление зависимостей влияния внешних факторов на выработку электроэнергии из возобновляемых источников и их использование при разработке гибридных энергетических комплексов.
Tasks:
- Выявить зависимость влияния ориентации солнечной панели на солнце, вероятности, количества и тип осадков, уровень затенённости на количество вырабатываемой электроэнергии в условиях Западной Сибири.
- Выявить зависимость влияния высоты установки ветрогенератора, его типа, интенсивности воздушных потоков на количество вырабатываемой электроэнергии.
- Разработать конструкции элементов системы обеспечивающих получение электроэнергии при использовании термоэлектрических, механических и пьезопреобразователей.
- Разработать лабораторные образцы гибридных энергетических комплексов.
- Провести ресурсные испытания комплексов и исследование их работы в различных условиях.
- Разработать опытно-конструкторские образцы гибридных энергетических комплексов.
Преимущества продукта:
- Автономность при выработке электроэнергии ВИЭ для питания локальных потребителей от 1,0 up to 3,0 кВт/час в сутки.
- Интеллектуальное адаптивное управление потребителями.
- Применение использованных аккумуляторных батарей электромобилей.
Научный результат. Выявлены зависимости влияния внешних факторов (уровень затененности, осадки, место расположения, температурный перепад, вес) на уровень выработки электроэнергии ВИЭ.
Научно-технический результат. Выявленные зависимости учтены при разработке конструкций гибридных энергетических комплексов для обеспечения возможности их использования в природно-климатических условиях Западной Сибири.
Описание имеющегося задела для НИОКР
Publications:
- Evaluation of the operation efficiency of solar panels in winter / Burakova, A.D., Burakova, L.N., Anisimov, I.A., Burakova, O.D. 2017 // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science.
- Assessment of a Solar Cell Panel Spatial Arrangement Influence on Electricity Generation / Anisimov, I.A., Burakova, L.N., Burakova, A.D., Burakova, O.D. 2017 // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science
- Reduction of Harmful Emissions during Start and Warming Up of the Engine / Volkov N.A., Chainikov D.A. 2018 // IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science 115 (2018) 012022
- Электромеханический генератор энергии, расположенный в искусственной неровностиАнисимов И.А., Бранд А.Э. 2014 g. / Energy and energy conservation: теория и практикаСборник материалов I всероссийской научно-практической конференции. 2014 // Publishing House: Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф. Gorbachev(Kemerovo)
- Электромеханический генератор энергии, расположенный в искусственной неровности / Anisimov I.a., Бранд А.Э. 2014 g. // Альтернативные источники энергии в транспортно-технологическом комплексе: проблемы и перспективы рационального использованияИздательство: Воронежский государственный лесотехнический университет им. G. F.. Морозова (Voronezh)
- Применение технологии «интернет вещей» в энергосистеме для построения «умных сетей» / Костин В.Е., Орлов В.С., Pautov D.n.. 2014 g. // Энергосбережение и инновационные технологии в топливно-энергетическом комплексеМатериалы Международной научно-практической конференции студентов, graduate students, молодых учёных и специалистов. Ответственный редактор А.Н. Hulin. 2018Publishing House: Tyumen industrial University (Tyumen)
- Технология безтопливного подогрева ДВС для усовершенствования процесса пуска двигателя в условиях низких температур / Волков Н.А., Чайников Д.А.В сборнике: New technologies – oil and gas region // Материалы Международной научно-практической конференции студентов, graduate students and young scientists. 2017. With. 165-168.
Субсидии, grants, contests, cases:
- Субсидия на оказание государственной поддержки действующим инновационным компаниям – субсидия юридическим лицам – субъектам малого и среднего предпринимательства Тюменской области в целях
возмещения затрат в связи с производством (реализацией) goods, выполнением работ, оказанием услуг. – сумма к возмещению 3144 th. USD. 2013 g. - Победитель конкурса «УМНИК» 2017 g. Волков Н.А. Разработка системы эффективного использования тепла отработавших газов, с целью увеличения автономности работы предпускового подогревателя автомобиля. HTTPS://umnik.fasie.ru/novosti/tyumen/7562.html
- Руководство победителем конкурса «УМНИК» 2013 g. Бранд А.Э. Разработка электромеханического генератора энергии расположенного в искусственной неровности. http://www.tyumen-technopark.ru/novosti/24-federalnyih-granta-dlya-tyumenskih-umnikov507/
- Разработка автономной системы электроснабжения секущих задвижек на трубопроводах в точках пересечения с водотоками. November 2016 g. Заказчик – ООО «НИПИ «Нефтегазпроект». Произведен подбор оборудования.
- Государственная поддержка в форме субсидии в сфере научной, научно-технической и инновационной деятельности, протокол заседания Комиссии от 09.12.2016 № 35 КИ/2016. Тема – Дорожный генератор. Сумма – 480 th. USD.
Опытные образцы и реализованные проекты в рамках малого инновационного предприятия ООО НПП «НефтьТрансТех»:
- Система автономного энергоснабжения узла учета воды ООО «Тюменьводоканал».
- Система сигнального освещения пешеходного перехода на солнечной батарее и комбинированной системе питания – 113 объектов в 16 regions of Russia, including (YAMAL-NENETS AUTONOMOUS DISTRICT, Республика Саха (Yakutia), Амурская область, Республика Бурятия, Иркутская область).
- Для стратегического проекта SmartCity разработана концепция, функционал системы и произведен подбор оборудования для внедрения тестового образца системы интеллектуального управления освещением.
- 3-D модель ветрогенератора.
- Опытно-промышленный образец системы выработки электроэнергии от термоэлектрических преобразователей на автомобиле.
Описание предполагаемой научной и научно-технической продукции, предназначенной для реализации
- Система освещения автомагистралей на ВИЭ с интеллектуальным адаптивным управлением нагрузкой.
- Система освещения остановочных комплексов на ВИЭ с интеллектуальным адаптивным управлением нагрузкой.
- Устройство медленной зарядки электромобилей с применением ВИЭ и их использованными аккумуляторными батареями.
- Пьезомеханический генератор в дорожной неровности.
- Система питания на ВИЭ для аварийного включения заглушки на трубопроводе.
- Комбинированная ветросолнечная электростанция.
Практическая значимость НИОКР и проекта в целом (описание эффекта от внедрения технологической инновации, эффекта импортозамещения на государственном и региональном уровнях)
Эффект от внедрения технологической инновации
- Обеспечение локальных потребителей электрической энергии надёжным электроснабжением от ВИЭ, что приведет к снижению нагрузки на бюджеты всех уровней в связи с необходимостью прокладки сетей для традиционного энергоснабжения.
- Повышение безопасности дорожного движения и производственных процессов за счет надёжного электроснабжения систем освещения и накопления электроэнергии на ВИЭ.
- Развитие сети зарядных станций для электромобилей с применением использованных аккумуляторных батарей электромобилей.
- Выход на экспортные рынки.
Описание возможностей реализации инновационного проекта на территории Тюменской области (включая описание возможности открытия производства и создания рабочих мест, оказания услуг и производства новой продукции)
Up to 100 комплектов оборудования в год – крупноузловая сборка собственными силами и на аутсорсинге (на основе существующей бизнес-модели). При выходе на производственную мощность более 100 комплектов оборудования в год потребуется создание собственного сборочного производства с открытием дополнительно до 10 рабочих мест в рамках МИП.
Научный коллектив проекта
- Ilya Aleksandrovich Anisimov (the head of the), Ph.d., Associate Professor, Department of ÈAT. Руководитель проектной группы, опыт разработки и внедрения в реальный сектор экономики инновационной продукции, marketing, поиск инвесторов.
- Kostin Vadim Evgenievich, Руководитель центра робототехники студенческой инновационной платформы, Automation of technological processes, разработка систем управления, разработка и программирование электронных устройств, опыт в сфере энерго-, ресурсосбережения и повышения энергетической эффективности
- Orlov Vladimir Sergeevich, Старший преподаватель кафедры Электроэнергетики, Разработка систем электроснабжения жилых зданий и промышленных объектов, опыт в сфере энерго-, ресурсосбережения и повышения энергетической эффективности
- Сенькин Владимир Евгеньевич, Генеральный директор ООО «БНТР-Главная идея», Разработка и внедрение в производство систем на альтернативной энергетики, инженер КИПа
- Волков Никита Андреевич, Заместитель генерального директора по транспорту ООО «Автотранспортное предприятие-1», аспирант ТИУ, Разработка системы выработки электроэнергии на основе термоэлектрических преобразователей
