10.9.12 - 2018 Разработать математические модели и оценить эффективность функционирования инновационных устройств и систем преобразования энергии возобновляемых источников в автономных энергосетях, а также технологические основы создания таких систем и устройств с разработкой эскизной технической документации, изготовлением экспериментальных образцов и проведением исследований их характеристик функционирования, включая способы обработки органических отходов

Объекты исследования: системы и технические средства преобразования энергии высокоэффективных возобновляемых и биологических источников энергии - солнца, ветра, органических отходов в автономных энергосетях сельскохозяйственного производства и быта населения. Цели: разработка математических моделей комбинированных систем энергоснабжения на основе ВИЭ; исследование технологических основ создания и функционирования преобразователей энергии возобновляемых источников гибридного и когенерационного типов; разработка многоступенчатой радиальной свободной силовой турбины, работающей на атмосферу, и рекуперативного трубно-пластинчатого вихревого теплообменника, обеспечивающих высокую надёжность, более низкую себестоимость в изготовлении и их соответствующее качество; разработка инновационного метода экстракции атмосферной влаги для районов, испытывающих недостаток пресной воды; проведение экспериментальных исследований по предварительной обработке органических отходов сельскохозяйственного производства перед сбраживанием в анаэробных биореакторах с предварительным СВЧ нагревом. Основу методов исследования составляют приемы математического моделирования с использованием законов фотоэлектричества, геометрической оптики, а также тепло- и массообмена. Решаемые задачи: проведение стендовых и натурных испытаний компонентов и комплексов солнечных энергосистем микрогазотурбинной установки, комплекта оборудования для резонансной системы передачи электрической энергии для уточнения расчетных параметров модулей; физическое моделирование процесса предварительной обработки органических отходов в аппарате вихревого слоя с последующей анаэробной обработкой в биореакторе лабораторной установки и математическая обработка экспериментальных данных. Изготовлены действующие экспериментальные образцы устройств, патенты на изобретения и полезную модель, методы расчета и рекомендации по применению; разработаны методики расчета и проведены экспериментальные исследования. Разработаны новая конструкция и технология изготовления солнечных установок на базе тепло- и фотоэлектрических модулей, позволяющих увеличивать выработку тепла и электроэнергии. Разработана система мониторинга параметров работы теплонасосных установок с возможностью получения в режиме реального времени мгновенных значений показателей производительности и эффективности работы. Получена модель 3D-технологии создания планарного теплофотоэлектрического солнечного модуля в виде кровельной панели для стационарной энергогенерации в сельском хозяйстве. Разработан, изготовлен и проведены натурные испытания комплекта оборудования на базе ветроэнергетического блока автономной установки экстрактора атмосферной влаги «Воздушный родник», применение которого позволит по предварительной оценке вернуть в оборот России 30 - 50% сельскохозяйственных угодий, выбывших из-за нехватки пресной воды (около 200 тыс. га). Установлены оптимальные режимы и параметры процесса предварительной обработки исходных органических отходов в реакторе с высокочастотным вращающимся магнитном полем и истираемым рабочим органом, что позволило увеличить скорость выхода биогаза в 1,6 раза, увеличить производительность биореактора и тем самым снизить капитальные затраты на строительство установки.