Ученые НИУ «МЭИ» создали энергоустановку на основе микроГЭС для удаленных территорий, «подражая» эволюционным признакам природы: строению плавников Горбатого кита. Это позволило увеличить вырабатываемую энергию на 20%. Кроме производства электричества, система использует теплоту, теряемую при регулировании мощности, для отопления и горячего водоснабжения. Такие установки, как отмечают авторы, рассчитаны на генерацию энергии в количестве, необходимом одному дому, но могут быть объединены в локальную энергосистему для увеличения мощности.
Схема энергоустановки, разработанной учеными МЭИ.
1 – автономный потребитель;
2 – аккумуляторные батареи;
3 – тепловой аккумулирующий бак;
4 – циркуляционный насос;
5 – тепловая насосная установка;
6 – микроГЭС.
Изображения предоставил Алексей Дружинин / НИУ «МЭИ»
«Сегодня создание объектов крупной гидроэнергетики находится в состоянии стагнации. То есть, постройка таких крупных ГЭС, которые возводились в период СССР, на территории России ведется с меньшей интенсивностью по экономическим соображениям. Основное внимание сегодня уделяется развитию малой гидроэнергетики: разработанный нами комплекс отличается низкой себестоимостью и позволяет производить более дешевую энергию, которая может быть преобразована в теплоту теплоносителя для нужд обогрева и горячего водоснабжения. Кроме того, малая гидроэнергетика — это один из стабильных и устойчивых видов возобновляемой энергетики, имеющий слабую зависимость от погодных условий», ― рассказал порталу «Научная Россия» один из авторов разработки, руководитель молодежной лаборатории НИУ «МЭИ» Алексей Дружинин.
Основная задача проекта ― это обеспечение электричеством удаленных районов России без централизованного энергоснабжения: дачных поселков и деревень, расположенных недалеко от небольших водных объектов. Созданная установка размещается в условиях малых рек с небольшими перекатами. При этом ученые разработали два технических решения: стационарное, для постоянного размещения, или передвижное, на понтоне. Второй вариант позволяет перемещать гидроагрегат в течение года в зависимости от изменяемого уровня воды.
Работая над проектом, специалисты НИУ «МЭИ» впервые использовали природоподобные технологии на объектах гидроэнергетики: обратились к строению плавников Горбатого кита, что позволило значительно увеличить мощность гидроагрегата. Ранее исследования природоподобных технологий в области возобновляемых источников энергии проводились только на ветрогенераторах.
«Мы использовали особенности строения плавников Горбатого кита: на передней кромке грудных плавников этого млекопитающего есть наросты, которые помогают ему маневрировать в процессе охоты. Мы обратили внимание на этот принцип и перенесли его с учетом теории подобия на лопасти осевой гидротурбины. На передней кромке лопастей рабочего колеса разместили аналогичные «наросты». За счет этого подхода удалось повысить мощность энергоустановки на 20%», ― рассказали в коллективе молодёжной лаборатории НИУ «МЭИ».
Молодые ученые добавили, что развитие природоподобных технологий в различных сферах включено в приоритетные направления обновленной стратегии научно-технологического развития России. В гидроэнергетике такие принципы позволяют повысить эффективность существующих установок и модернизировать существующие агрегаты без создания новых дорогостоящих элементов.
«Применение природоподобных технологий в энергетике — это важный шаг к созданию более экологичных и эффективных энергоустановок. Эти технологии заимствуют идеи из природы, чтобы адаптировать и оптимизировать механизмы для улучшения их работы. НИУ «МЭИ» активно работает над такими проектами, и наши ученые постоянно ищут способы улучшения энергетического оборудования. Это позволит не только повысить эффективность генерации энергии, но и уменьшить негативное воздействие на окружающую среду», — рассказал ректор НИУ «МЭИ» Николай Рогалев.
В перспективе авторы проекта планируют повысить эффективность разработки. В отличие от объектов крупной гидроэнергетики, КПД которых достигает 96-97%, КПД самых эффективных малых гидроэнергетических установок зачастую не превышает 85%. В обозримом будущем, ученые планируют применить новые подходы для того, чтобы сделать более эффективными энергоустановки малого класса мощности.
Изображения предоставил Алексей Дружинин / НИУ «МЭИ»
Новость подготовлена при поддержке Министерства науки и высшего образования РФ