Учёные Казахского национального университета имени аль-Фараби разрабатывают гибридную ветро-солнечную энергетическую систему

В условиях роста мирового энергопотребления и усиления экологических требований развитие возобновляемых источников энергии становится одним из ключевых направлений научных исследований. В Казахском национальном университете имени аль-Фараби реализуется научная программа по созданию гибридной ветро-солнечной энергетической системы, направленной на повышение эффективности производства электроэнергии и обеспечение устойчивого энергоснабжения небольших населённых пунктов.

Современный этап развития энергетики характеризуется постепенным переходом к экологически чистым технологиям. Несмотря на значительный потенциал возобновляемых источников энергии в Казахстане, уровень их практического внедрения остаётся ограниченным. Это связано с климатическими особенностями региона, высокой стоимостью начальных инвестиций и недостаточной разработанностью интеллектуальных систем управления энергетическими процессами. Исследования, проводимые учёными университета, направлены на решение этих задач.

Основная идея проекта заключается в разработке гибридной энергетической системы, объединяющей солнечную и ветровую генерацию энергии. Особое внимание уделяется повышению эффективности фотоэлектрических панелей за счёт совершенствования алгоритмов отслеживания точки максимальной мощности. Для этого создаются новые метаэвристические и гибридные алгоритмы управления, позволяющие быстро определять глобальную точку максимальной мощности даже в условиях частичного затенения.

В рамках проекта также разрабатывается опытный образец вертикально-осевой ветровой турбины карусельного типа. Такие конструкции отличаются простотой эксплуатации и способны эффективно работать в условиях турбулентных воздушных потоков. Дополнительно планируется внедрение системы защиты лопастей от обледенения, что особенно важно для эксплуатации оборудования в холодных климатических условиях.

Важным направлением исследования является применение технологий искусственного интеллекта. На основе нейронных сетей создаётся модель прогнозирования выработки электроэнергии гибридной системой. Использование интеллектуальных алгоритмов позволяет осуществлять как краткосрочное, так и долгосрочное прогнозирование мощности генерации в зависимости от погодных условий. Для сбора данных применяется распределённая беспроводная сенсорная сеть, фиксирующая температуру, давление, влажность воздуха, скорость и направление ветра, а также интенсивность солнечной радиации.

Разрабатываемая система ориентирована на интеграцию с концепциями Smart Grid и Micro Grid. Это позволит обеспечить эффективное распределение энергии между потребителями, повысить стабильность работы энергетической сети и снизить потери электроэнергии. Использование интеллектуального мониторинга обеспечит автоматическое управление режимами работы гибридной станции.

По итогам проекта планируется получение нескольких значимых научно-технических результатов. Будет создан экспериментальный образец вертикально-осевой ветровой установки модульного типа. Также будут разработаны новые алгоритмы управления фотоэлектрическими системами, повышающие скорость поиска оптимальной рабочей точки. Дополнительно будет создана модель искусственной нейронной сети для прогнозирования энергетической генерации.

Научная значимость проекта заключается в исследовании взаимосвязи между климатическими условиями, структурой энергетических установок и эффективностью генерации энергии. Полученные результаты позволят расширить знания в области возобновляемой энергетики и материалов для энергетических систем будущего.

Практическая значимость разработки связана с возможностью снижения стоимости электроэнергии, повышения надёжности энергоснабжения и привлечения инвестиций в сектор зелёной энергетики. Применение гибридных систем позволит обеспечить стабильное электроснабжение удалённых регионов и повысить энергетическую безопасность страны.

Исследовательская программа реализуется в соответствии с международными научными стандартами. Результаты работы будут опубликованы в рецензируемых научных журналах и представлены на международных конференциях. Особое внимание уделяется подготовке молодых научных кадров — в проект вовлекаются докторанты, магистранты и студенты.

Таким образом, разработка гибридной ветро-солнечной энергетической системы с интеллектуальным управлением представляет собой важный вклад в развитие устойчивой энергетики. Исследование направлено на повышение энергоэффективности, снижение экологической нагрузки и создание технологической базы для энергетических систем будущего.