О чем говорит солнечная панель?

Переход от традиционных источников энергии на альтернативные – один из самых главных вопросов современности, и актуальность использования нетрадиционных источников энергии будет непрерывно возрастать. Использование альтернативных источников основано на получении энергии из возобновляемых природных ресурсов: гидроэнергия, энергия ветра, солнечная энергия, геотермальная энергия, биомасса и энергия приливов и отливов.

Солнце — главный источник энергии на Земле, который считается ведущим и экологически чистым, а солнечные панели могут вырабатывать энергию и в пасмурную погоду, и даже в снегопад.

Мы взяли интервью у молодого учёного, аспиранта ЮГУ Всеволода Ткаченко, где расспросили его об альтернативной энергетике, 3D-принтерах, преподавании, и конечно, всё о «жизни» солнечной панели.

Проект Всеволода «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.

- Всеволод Андреевич, когда вы присоединились к студенческому конструкторскому бюро и почему?
- Я присоединился 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. Позади меня солнечная батарея, она тоже собиралась нами. Часть элементов, а именно крепления, распечатывалась на 3D-принтере.

- Расскажите подробнее о вашем научном проекте?
- Мой проект «Разработка системы самодиагностики и телемеханики солнечной электростанции для районов Крайнего Севера» зародился благодаря солнечной батарее, которая располагается на улице возле нашего корпуса. Необходим был её постоянный мониторинг. Одна из идей заключалась в том, чтобы подключить её к локальной сети как отдельное интеллектуальное устройство, чтобы можно было с компьютера подавать ей различные команды – поворот, поднятие фотоэлектрической панели. На солнечной батарее установлены климатические датчики, они передают показания – температуру, влажность воздуха. В дальнейшем эта система обрастёт интерфейсом. Панель будет следовать указаниям с web-интерфейса. Также можно автоматизировать систему, и она будет самостоятельно выполнять команды, которые подаются с компьютера, например, 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.

- Что конкретно представляет собой ваша разработка?
- Спереди на солнечной батарее установлены датчики освещённости для анализа заснеженности самой панели. Работает по такому принципу: если датчики показывают высокую освещенность, а выработка с панели низкая, следовательно, с самой панелью что-то не так и надо её, например, очистить от снега. Позади расположен вибромотор, который сам счищает снег. С обратной стороны также находятся датчики анализа параметров окружающей среды – измеряет 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 атмосферные осадки, которые могут снизить выработку электроэнергии. Следовательно, 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 не везде есть. На отдалённых территориях нет профессионального персонала. Вы же не будете спрашивать у местного жителя, что 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.

- Это разработка годится только для нашей северной территории?
- Эта разработка предназначена для нашего тяжёлого климата. Здесь сильные ветровые нагрузки, низкие температуры. Есть много факторов, которые могут привести к выходу из строя солнечной батареи. Однако разработку можно использовать в любых широтах. Например, будет интересно, 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 участвует в различных показах, к нам подходят представители различных фирм, которых 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 зелёной энергетики поднимает элитарность компании, это перспективное направление, помогает быть в тренде.

- Где вы реализуете свой проект?
- Мою разработку мы обкатываем здесь, в стенах университета. Пока на другие объекты не выводили. Когда мы её собрали, были холода. Мы из дома следили за ней, как выдерживает низкие температуры. Некоторые элементы были не без ошибок, устраняли по мере выявления.

- Может ли альтернативная энергетика заменить традиционную?
- Наверное, полностью, всё-таки нет. Традиционная электроэнергетика останется в каком-то виде. Она выдает больше мощности для нужд человечества. Поэтому от неё полностью отказаться нельзя. Но нужно стремиться к большему использованию солнечной энергии. И как можно большую часть перекладывать на возобновляемые источники. Тут появляются сложности с накоплением электроэнергии. Непостоянство возобновляемых источников – это большая проблема. Поэтому при развитии накопителя электроэнергии это приведёт к росту объёмов солнечной электроэнергии.

- А солнечного света на Севере достаточно для развития такой альтернативной энергетики?
- На Севере инсоляция не такая большая. Но есть различные способы повышения. У нас много снега, а из него можно делать отражающие линзы. Таким способом можно концентрировать свет на солнечной панели. Использование систем, увеличивающих КПД, показывает, что солнечную энергетику можно использовать в таких крайних широтах.

- На что хватит энергии от одной солнечной батареи?
- Одной панели будет маловато. Если взять несколько панелей и достаточно большой накопитель электроэнергии, можно запитать холодильник, он будет работать автономно. Днём 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. Расскажите о его работе?
- У нас есть фотополимерный 3D-принтер. На нём вся печать происходит с помощью засвета жидкого фотополимера. Ещё есть 3D-принтер, который работает по принципу наплавления. Он тянет нить, расплавляет её и постепенно наплавляет фигуру. На изделиях, распечатанных 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 наплавления друг на друга. Точность печати чуть ниже – 0,4 мм. Этот 3D-принтер как раз используется для распечатки деталей нашей солнечной батареи. Это более габаритные вещи.

- Что вам нравиться больше – заниматься наукой или преподавать?
- Однозначно ответить нельзя. Один из моих преподавателей сказал, что сейчас нет просто преподавателей и учёных, есть научно-преподавательский коллектив. Когда выходим из зоны комфорта, приобретаем новый опыт в научной сфере, то обязанностью каждого преподавателя является преобразовывать это в доступный для студентов материал. Совершенствуемся сами, получаем новые знания, наработки. Затем мы их несём в массы – обучаем студентов этому материалу. Это всё 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.

- Всеволод Андреевич, 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.


С героем материала беседовала редактор пресс-службы Светлана Копенкина