Использование цифровых технологий в исследовании возобновляемых источников энергии

При решении задач использования возобновляемых источников энергии возникают проблемы учета ряда статистических изменений важных для разработки их структуры и практического применения. Стохастический характер имеют следующие факторы:
- приходы энергии (солнца, ветра, гидроресурсы и пр)
- потребление энергии (в быту, коммунальной и промышленной сферах)
- изменение температуры окружающей среды.
Данные факторы имеют широкие масштабы временных изменений, содержат периодические и случайные составляющие.
Совершенно очевидно, что эти группы факторов являются коррелированными, так рост прихода энергии солнца ведет к повышению температуры воздуха и освещенности, те в свою очередь приводит к снижению потребности в тепловой и электрической энергии у потребителя.
С целью выявления и детального анализа корреляционных связей между климатическими факторами, влиянием их на эффективность существующего в УрФУ парка установок возобновляемой энергетики была разработана и введена в эксплуатацию многоканальная быстродействующая система мониторинга климатических и энергетических характеристик. Система включает в себя распределенную сеть локальных устройств, связанных с центральным сервером осуществляющим сбор, накопление и обработку данных более, чем по 100 измеряемым параметрам с периодичностью 1 сек. В статье приведено описание основных типов установок возобновляемой энергетики, используемых в учебном процессе, концепция и опыт использования цифровой системы оценки характеристик эффективности установок возобновляемой энергетики и результаты исследований установок солнечной энергетики в условиях резко- континентального климата.
Использование системы позволило на основании анализа длительного ряда наблюдений осуществить оценку производительности установок возобновляемой энергетики для условий переменных температур окружающей среды, характерных для Урала. Полученные результаты показывают перспективность использования цифровых технологий при исследовании процессов и верификации теоретических моделей; позволяют ставить задачи о дальнейшем совершенствовании моделей расчета и совершенствовании конструкций установок возобновляемой энергетики.

1. Щеклеин С.Е., Власов В.В. Моделирование нестационарных случайных процессов в задачах обоснования возобновляемых источников энергии/ Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» (ISJAEE). –2012. –№3. –С. 67- 71

2. Велькин В.И. Методология расчета комплексных систем ВИЭ для использования на автономных объектах / науч. ред. С.Е. Щеклеин. - Екатеринбург: УрФУ,– 2015. –226 с

3. Shcheklein S.E., Nemikhin Y.E., Nevyantsev S.V., Korzhavin S.A., Postovalov A.O., Nosov D.A., Zagafuranova Y.Z. Renewable energy-based plant remote monitoring complex using wi-fi channels and elements of artificial vision/ WIT Transactions on Ecology and the Environment. – 2014. –Т. 190.– V. 2. –р. 1185-1194.

4. http:www.ni.com- сайт National instruments.

5. Велькин В.И., Щеклеин С.Е. Обеспечение минимальных энергетических потребностей удаленного дома за счет солнечных ФЭП/Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» (ISJAEE).– 2012. –№ 3.– С.52-54

6. Матвеев А.В., Щеклеин С.Е., Пахалуев В.М. Энергоэффективный дом с системой солнечного горячего водоснабжения/Промышленная энергетика. –2008.– № 6. –С.52-55

7. Попов А.И., Щеклеин С.Е. Устройство для пассивного отвода избыточной тепловой энергии от объекта.Патент на изобретение RU 2711404 C1, 17.01.2020.

8. Щеклеин С.Е., Попов А.И. Устройство для пассивного отвода избыточной тепловой энергии из внутреннего объема защитной оболочки объекта (варианты). Патент на изобретение RU 2682331 C1, 19.03.2019.

9. Щеклеин С.Е., Попов А.И. Система регулируемого аварийного отвода энерговыделений активной зоны реактора АЭС. Патент на изобретение RU 2682722 C1, 21.03.2019.

10. Попов А.И., Щеклеин С.Е., Немихин Ю.Е., Кадочников А.Г., Кочнев И.В., Фархушин Р.С. Устройство для увеличения объемов извлекаемого биогаза с полигонов твердых бытовых отходов. Патент на изобретение RU 2700817 C1, 23.09.2019.

11. Попов А.И., Щеклеин С.Е. Солнечный опреснитель с параболоцилиндрическими отражателями. Патент на изобретение RU 2668249 C1, 27.09.2018.

12. Попов А.И., Щеклеин С.Е. Термосифон. Патент на изобретение RU 2646273 C1, 02.03.2018.

13. Попов А.И., Щеклеин С.Е. Универсальный термоэнергетический генератор. варианты. Патент на изобретение RU 2650439 C1, 13.04.2018.

14. Щеклеин С.Е., Попов А.И., Бурдин И.А., Горелый К.А. Ветрогидроэнергетическая установка на основе использования эффекта Магнуса. Патент на изобретение RU 2642996 C2, 29.01.2018.

15. Попов А.И., Щеклеин С.Е. Устройство для получения льда, пресной воды и концентрации растворов вымораживанием. Патент на изобретение RU 2653166 C2, 07.05.2018.

16. Шастин А.Г., Щеклеин С.Е. Способ и устройство разогрева двигателей внутреннего сгорания. Патент на изобретение RU 2661561 C2, 17.07.2018.

17. Попов А.И., Щеклеин С.Е. V-образно спаренный шнековый движитель для плавсредств (варианты). Патент на изобретение RU 2613472 C , 16.03.2017.

18. Щеклеин С.Е., Попов А.И., Бурдин И.А., Горелый К.А. Ветрогидроэнергетическая установка с составными лопастями, использующая в потоке эффект Магнуса (варианты). Патент на изобретение RU 2615287 C2 , 04.04.2017.

19. Ошканов Н.Н., Щеклеин С.Е., Попов А.И. Система аварийного отвода энерговыделений активной зоны реактора на быстрых нейтронах. Патент на изобретение RU 2622408 C 2, 15.06.2017.

20. Попов А.И., Щеклеин С.Е. Плавниковый лопастной движитель для плавсредств надводного и подводного плавания (варианты). Патент на изобретение RU 2622519 C2 , 16.06.2017.

21. Попов А.И., Щеклеин С.Е. Установка для отверждения жидких радиоактивных отходов. Патент на изобретение RU 2626385 C , 26.07.2017.

22. Щеклеин С.Е., Попов А.И. Кольцевой регулируемый термосифон. Патент на изобретение RU 2608794 C2 , 24.01.2017.

23. Щеклеин С.Е., Попов А.И., Велькин В.И. Шнековая волновая электростанция (варианты). Патент на изобретение RU 2608795 C , 24.01.2017.

24. Щеклеин С.Е., Попов А.И., Бурдин И.А., Горелый К.А. Система ускоренной аэробной переработки биомассы. Патент на изобретение RU 2579787 C1, 10.04.2016.

25. Щеклеин С.Е., Попов А.И., Бурдин И.А., Горелый К.А. Биобарабан для аэробной переработки сырья. Патент на изобретение RU 2579789 C1, 10.04.2016.

26. Щеклеин С.Е., Попов А.И. Мобильная волновая электростанция. Патент на изобретение RU 2580251 C1, 10.04.2016.

27. Щеклеин С.Е., Попов А.И., Велькин В.И. Волновая электростанция. Патент на изобретение RU 2592094 C1, 20.07.2016.

28. Щеклеин С.Е., Попов А.И., Бурдин И.А., Горелый К.А. Реактор для аэробной ферментации биомассы. Патент на изобретение RU 2595143 C1, 20.08.2016.

29. Щеклеин С.Е., Стариков Е.В., Никитин А.Д. Парожидкостный двигатель. Патент на полезную модель RU 160724 U1, 27.03.2016.

30. Щеклеин С.Е., Попов А.И. Бесплотинная ГЭС с принудительным разгоном текущего потока (варианты). Патент на изобретение RU 2596478 C2, 10.09.2016

31. Щеклеин С.Е., Попов А.И., Проников И.А. Аккумулятор тепловой энергии периодического действия. Патент на изобретение RU 2537661 C1, 10.01.2015.

32. Щеклеин С.Е., Попов А.И., Велькин В.И., Арбузова Е.В., Бурдин И.А., Горелый К.А. Биогазовая установка. Патент на изобретение RU 2539100 C1, 10.01.2015.

33. Щеклеин С.Е., Попов А.И. Гидроротор. Патент на полезную модель RU 150036 U1, 27.01.2015.

34. Щеклеин С.Е., Попов А.И. Карусельный ветродвигатель. Патент на полезную модель RU 150169 U1, 10.02.2015.

35. Попов А.И., Щеклеин С.Е. Роторный гидродвигатель. Патент на полезную модель RU 158063 U1, 20.12.2015.

36. Щеклеин С.Е., Попов А.И. Солнечная установка для выработки спирта и сопутствующих материалов. Патент на изобретение RU 2505520 C1, 27.01.2014.

37. Щеклеин С.Е., Попов А.И. Термоэнергетическая ветроустановка. Патент на изобретение RU 2505704 C1, 27.01.2014.

38. Попов А.И., Щеклеин С.Е., Бурдин И.А., Горелый К.А. Анаэробный реактор. Патент на изобретение RU 2518307 C1, 10.06.2014.

39. Щеклеин С.Е., Попов А.И. Ветродвигатель с эффектом Магнуса (варианты). Патент на изобретение RU 2526127 C2, 20.08.2014.

40. Щеклеин С.Е., Попов А.И. Низкооборотный генератор для ветросиловой установки. Патент на изобретение RU 2531841 C2, 27.10.2014.

41. Попов А.И., Щеклеин С.Е. Минитеплоцентраль для выравнивания графика нагрузки в электрических сетях. Патент на изобретение RU 2532639 C2, 10.11.2014.

42. Щеклеин С.Е., Попов А.И. Мини-ГЭС. Патент на изобретение RU 2533281 C2, 20.11.2014.

43. Щеклеин С.Е., Попов А.И. Система аккумулирования возобновляемой энергии. Патент на изобретение RU 2534590 C2, 27.11.2014.

44. Попов А.И., Щеклеин С.Е., Бурдин И.А., Горелый К.А. Реактор анаэробной переработки биомассы. Патент на изобретение RU 2536988 C2, 27.12.2014.

45. Попов А.И., Щеклеин С.Е., Бурдин И.А., Горелый К.А., Овчинник Д.А. Газгольдер. Патент на полезную модель RU 142512 U1, 27.06.2014.

46. Щеклеин С.Е., Попов А.И. Преобразователь энергии потока с использованием свойств ленты Мебиуса. Патент на полезную модель RU 143124 U1, 20.07.2014.

47. Попов А.И., Щеклеин С.Е. Роторный ветродвигатель с ветронаправляющим экраном. Патент на изобретение RU 2474725 C2, 10.02.2013.

48. Щеклеин С.Е., Попов А.И. Ветроэнергетическая установка. Патент на полезную модель RU 125263 U1, 27.02.2013.

49. Щеклеин С.Е., Попов А.И. Секция роторной гидротурбины. Патент на полезную модель RU 128250 U1, 20.05.2013.

50. Велькин В.И., Щеклеин С.Е., Попов А.И. Солнечный коллектор с теплообменом в жидких пленках. Патент на полезную модель RU 128297 U1, 20.05.2013.

51. Щеклеин С.Е., Попов А.И.Индукторный генератор (варианты) Патент на полезную модель RU 131250 U1, 10.08.2013.

52. Попов А.И., Щеклеин С.Е. Роторный ветрогидродвигатель. Патент на изобретение RU 2464443 C1, 20.10.2012.

53. Попов А.И., Щеклеин С.Е. Солнечный коллектор-опреснитель. Патент на полезную модель RU 115451 U1, 27.04.2012.

54. Попов А.И., Щеклеин С.Е. Роторный ветрогидродвигатель с принудительной установкой лопастей.Патент на полезную модель RU 117523 U1, 27.06.2012.

55. Попов А.И., Щеклеин С.Е. Преобразователь энергии потока. Патент на полезную модель RU 101739 U1, 27.01.2011.

56. Попов А.И., Щеклеин С.Е. Рукавная деривационная мини ГЭС. Патент на полезную модель RU 104250 U1, 10.05.2011.

57. Попов А.И., Щеклеин С.Е., Попов Д.А.Бесплотинная шнековая гидроэлектростанция.Патент на полезную модель RU 94642 U1, 27.05.2010.

58. Зарипова Н.П., Шастин А.Г., Щеклеин С.Е. Смеситель. Патент на изобретение RU 2362617 C2, 27.07.2009.

59. Попов А.И., Щеклеин С.Е., Каширин А.В., Попов Д.А. Ветрогидродвигательная установка. Патент на полезную модель RU 82782 U1, 10.05.2009.

60. Попов А.И., Щеклеин С.Е., Попов Д.А. Ветроколесо для ветродвигателя с регулированием парусности. Патент на полезную модель RU 89182 U1, 27.11.2009.

61. Щеклеин С.Е., Стариков Е.В., Петров А.С., Четвертаков Д.С., Ухов А.Л. Импульсный паровой двигатель. Патент на полезную модель RU 70694 U1, 10.02.2008.

62. Гарбузов В.Г., Смирнов Л.Н., Щеклеин С.Е. Способ прямого преобразования тепла в электрическую энергию переменного трехфазного тока. Патент на изобретение RU 2310253 C2, 10.11.2007.

63. Велькин В.И., Тягунов Г.В., Щеклеин С.Е., Ухов А.Л. Энергоэффективный дом. Патент на полезную модель RU 61760 U1, 10.03.2007.

64. Щеклеин С.Е., Власов В.В. Устройство системы резервного электроснабжения на основе источников разного принципа действия. Патент на полезную модель RU 63614 U1, 27.05.2007.

65. Велькин В.И., Щеклеин С.Е., Школьный А.В., Чулков Д.В., Кириллов М.П., Чебыкин А.В. Завихритель. Патент на полезную модель RU 54643 U1, 10.07.2006.

66. Щеклеин С.Е., Бегалов В.А., Ухов А.Л. Устройство системы ветрозащиты и утилизации воздушных масс. Патент на полезную модель RU 57841 U1, 27.10.2006.

67. Щеклеин С.Е., Немихин Ю.Е., Ухов А.Л. Дом для легкового автомобиля. Патент на полезную модель RU 59486 U1, 27.12.2006.

68. Стариков Е.В., Велькин В.И., Щеклеин С.Е. Гелиотроп. Патент на полезную модель RU 47496 U1, 27.08.2005.