В статье излагается история кафедры, начиная с ее создания в 1935 году и до настоящего времени. Расска­зывается об участии кафедры в становлении гидроэнергетики и возобновляемой энергетики в стране, подго­товке специалистов в этих областях для Российской Федерации и других стран. Особое внимание уделяется научной деятельности кафедры, развитию лабораторной базы и ее методического оснащения, совершенство­ванию учебного процесса, взаимодействию кафедры с ведущими компаниями страны. Показывается, что ка­федра в своей научной и педагогической деятельности всегда учитывала тенденции развития энергетики страны: освоила новое направление – возобновляемые источники энергии – и активно участвовала в его формировании.

Разработка и создание теплофотоэлектрических модулей в настоящее время – одно из важней­ших направлений развития солнечной энергетики. Целью этих работ является повышение эффективности преобразования солнечной энергии за счёт снижения потерь поступающей солнечной энергии и, в конечном счёте, снижение себестоимости получаемой энергии. В работе рассмотрены новые теплофотоэлектрические модули, включающие фотоприемники и концентраторы, обеспечивающие эффективное преобразование сол­нечной энергии в тепловую и электрическую. Проведено математическое моделирование для создания алго­ритма расчёта конструкции теплофотоэлектрического модуля с заданными энергетическими параметрами с применением законов геометрической оптики, фотоэнергетики, а также тепло- и массообмена. При исполь­зовании подобных модулей, в основе которых находится параболоцилиндрический концентратор и фотопри­ёмник с системой протока теплоносителя, возможно создание когенерационных установок для выработки электричества и тепла. Разработанные по такой методике образцы модулей исследуются на стендах и испы­тываются в натурных условиях. Солнечный модуль с асимметричным параболоцилиндрическим концентра­тором и площадью миделя 66х70 см², с линейчатым фотоприёмником  концентрированного излучения на базе матричных фотопреобразователей площадью 6х68 см² с системой протока теплоносителя обеспечивает элек­трическую мощность более 27 Вт. Расчёт оптического КПД даёт значение 0,64, что для данной конструкции концентраторного модуля не является пределом; тем не менее сравнительная оценка количества фотоэлек­трической энергии, поступающей от данного модуля и стандартной планарной солнечной батареи, даёт при­рост на уровне 26 %.  При увеличении же оптического КПД до 80 %, что вполне реально при имеющихся технологических запасах, этот прирост возрастает до 50 % и выше.

В республике Венесуэла принята программа развития электроснабжения населения на базе использования солнечной энергии. В связи с этим актуальной задачей является определение структуры и параметров схем энергоснабжения, а также оценка эффективности использования солнечных модулей различных типов для условий страны. Цель статьи – анализ коэффициента полезного действия (КПД) солнечного модуля на основе кремния и солнечного модуля с голографическим концентратором с системой водяного охлаждения и без него, при эксплуатации в условиях области Алта Гуахира в Боливарианской Республике Венесуэла. В статье приводятся результаты исследования влияния системы охлаждения на характеристики голографиче­ского и обычного солнечного модуля.

В связи с принятой в Венесуэле государственной программой развития электроснабжения на базе солнечной энергии анализируются графики электрической нагрузки различных потребителей в зависимости от уровня их жизни, приводятся параметры элементов схем теплоснабжения и электроснабжения на основе использования солнечной энергии. Подчеркивается важность задачи энергоснабжения автономных потребителей в удаленных районах Венесуэлы. Производится сравнение технических параметров схем энергоснабжения при использовании различных типов солнечных модулей для условий области Алта Гуахира в Боливарианской Республике Венесуэла. Рассматривается использование вакуумных солнечных коллекторов для горячего водоснабжения потребителей.

В статье описана модель расчета производительности плоского солнечного коллектора с естественной циркуляцией теплоносителя в зависимости от основных конструктивных, теплотехнических и климатологи­ческих параметров. Выполнена оценка энергетической и эксергетической эффективности данной системы для условий Уральского региона. Предложенная  методика может использоваться для количественной и качест­венной оценки выработки энергии и эксергии плоским солнечным коллектором с естественной циркуляцией теплоносителя на основе общедоступных данных для любого региона.

Анализируются модели вертикального профиля ветра на территории Дальневосточного федерального округа (ДФО), полученные по данным фактических наблюдений на площадках 7-ми ветроизмерительных комплексов (ВИК), и приводится их сопоставление с моделями вертикального профиля, полученными авторами по многолетним данным на площадках аэрологических метеостанций (АМС). На примере ветроэлетростанции (ВЭС), входящей в состав локальной энергосистемы (ЛоЭС) села Новиково Сахалинской области, показана степень влияния точности определения коэффициента Хеллмана вертикального профиля ветра на ветроэнергетические характеристики и режимы работы ЛоЭС.

В статье описывается автономное энергоснабжение морской локальной дифференциальной подсистемы (МЛДПС) глобальных навигационных спутниковых систем ГЛОНАСС и GPS на основе ветроэнергетической установки (ВЭУ), оснащенной системой накопления электроэнергии. Приведены параметры МЛДПС и ВЭУ. Обоснована необходимость и целесообразность освоения северных регионов России с помощью создания локальных энергогенерирующих систем для электроснабжения местных распределенных потребителей. Проведены полевые испытания ветроэнергоустановок с вертикальной осью вращения в условиях Арктики.

 

Одним из основных препятствий для более широкого внедрения тепловых насосов в сферу теплоснабжения является высокая стоимость систем на их основе. Рассматриваются меры, способные уменьшить стоимость и увеличить эффективность теплонасосных установок, использующих теплоту поверхностных вод, прежде всего теплоту водотоков, за счёт улучшения методов отбора низкопотенциальной теплоты от водной среды. Приведён пример конструкции погружного теплообменника «вода-рассол», спроектированного в соответствии с описанными мерами. Разработаны рекомендации по выбору оптимального состава теплоносителя низкотемпературного контура.

Исследовано преобразование тепловой энергии в механическую работу по перекачиванию жидкости при парообразовании в узких вертикальных каналах. Особенностью вскипания жидкости в узких каналах является образование паровых снарядов, полностью перекрывающих поперечное сечение канала и выталкивающих из него жидкость. При этом возникает флуктуационный режим испарительно-конденсационных процессов при постоянном подводе тепловой энергии. Для описания данных процессов использована модель стержневого выброса. Проведены экспериментальные исследования изменения давления в канале при работе термомеханического насоса. Экспериментально определены зависимости расхода жидкости от ее температуры, подводимой мощности и напора. Разработана физическая модель работы насоса, построены его характеристики. Термомеханический насос может найти применение для повышения эффективности технологического процесса в тех областях техники, где необходимо перекачивание жидкости с относительно малым расходом и присутствует большое количество сбросной тепловой энергии.

Бурное развитие и внедрение фотоэлектрических и ветроэнергетических автономных энергоустановок требуют комплексного анализа таких систем с учетом климатических условий региона применения и температурных режимов их эксплуатации. Проблема становится особенно актуальной ввиду существенных различий климатических условий регионов РФ. Тот факт, что температурные режимы не учитываются при проектировании энергоустановок, в ряде случаев приводит к потере работоспособности установок и снижению показателя гарантированности энергопитания потребителя. Наиболее чувствительны к температурным режимам используемые в установках накопители энергии. В статье представлен краткий анализ проблемы влияния высоких и низких температур окружающей среды на работоспособность автономных фотоэлектрических светосигнальных устройств и устройств наружного освещения, находящих все более широкое применение в различных регионах России.

 

Сегодня в мире развитие комплекса станций подзарядки электротранспорта, работающих как от электрической сети, так и от возобновляемых источников энергии (ВИЭ), ведется довольно высокими темпами. В России распространение получили пока только сетевые станции подзарядки. В данной статье рассматриваются результаты исследования эффективности использования гибридных энергетических комплексов (ГЭК) на основе ВИЭ, включающих в себя разные типы станций подзарядки, на территории России.

В работе изложена инновационная технология повышения нефтеотдачи пластов (ПНП) на основе солнечной тепловой установки. Авторы останавливаются на проблеме замены обычного парогенератора, работающего на органическом топливе, солнечным полем параболоцилиндрических концентраторов (ПЦ концентраторов). Рассматривается влияние неравномерности закачки пара на общую эффективность нефтедобычи, связанную с циклическим характером прихода солнечной энергии. Анализируются оптические и тепловые потери в ПЦ концентраторе. Цель статьи – показать возможность использования значительного потенциала солнечной энергии Венесуэлы для получения пара на основе солнечной тепловой установки с ПЦ концентраторами.

В статье рассматривается возможность использования технологий, основанных на солнечной энергии, для обеспечения требований теплового метода повышения нефтеотдачи пластов на основе пара (П-ПНП) и описывается методика определения параметров солнечной тепловой установки с параболоцилиндрическими концентраторами только с дневным нагнетанием пара. Для исследования типового месторождения, где применяется метод непрерывного нагнетания пара, в соответствии с солнечной радиацией, характерной для района Бачакеро республики Венесуэла, был выбран тип и ориентация ПЦ концентратора, тип и температура рабочей жидкости, рассчитано общее число ПЦ концентраторов.

Исследованы спектрально-люминесцентные характеристики ионов Fe²⁺, Co²⁺ и Ni²⁺ в полупроводниковых материалах типа А^IIВ^VI ( ZnO, ZnS, ZnSe, ZnTe, CdO, CdS, CdSe, CdTe) и соотношение энергии полос поглощения и люминесценции с  шириной запрещенной зоны полупроводников А^IIВ^VI. Оценивается возможность получения лазерного эффекта на этих материалах в окне прозрачности волоконно-оптических линий связи в  диапазоне 1,5–3 микрон. Полученные результаты актуальны для других применений перенастраиваемых по длине волны полупроводниковых лазеров. 

В статье рассматриваются вопросы использования гибридных энергетических комплексов (ГЭК) в изолированных энергетических системах, в том числе на примере Тюменской области. Определяется структура энергокомплекса и его оптимизация. Отмечено, что изменение состава ГЭК путем ввода аккумуляторов электрической энергии и тепла, позволяет повысить надежность тепло- и электроснабжения потребителей, а также сократить установленную мощность гарантирующего источника энергоснабжения. Планируется рассмотреть возможность использования в качестве гарантированного источника энергоснабжения генерирующие установки, работающие от местных видов топлива, такие как котельные на твёрдом топливе (пеллеты, щепа).