научный журнал по комплексному изучению отдельных стран и регионов Международный научный журнал Альтернативная энергетика и экология ISSN: 1608-8298

МАЙОРОВ ВЛАДИМИР АЛЕКСАНДРОВИЧ, СТРЕБКОВ ДМИТРИЙ СЕМЕНОВИЧ, ТРУШЕВСКИЙ СТАНИСЛАВ НИКОЛАЕВИЧ — 2015 г.

В данной работе исследованы новые фотоэлектрические модули, включающие трапециевидные приемники, на гранях которых смонтированы фотоэлементы, и полупараболоцилиндрические концентраторы, обеспечивающие эффективное преобразование солнечной энергии в тепловую и электрическую. Проведено математическое моделирование для создания алгоритма расчета конструкции теплофотоэлектрического модуля с заданными энергетическими параметрами с использованием законов геометрической оптики, а также тепло- и массообмена. При использовании подобных модулей, в основе которых находится параболоцилиндрический концентратор с фотоприемником и системой протока теплоносителя, возможно создание когенерационных установок для выработки электричества и тепла. Разработанные и изготовленные макетные образцы модулей исследовались на соответствующих стендах и испытывались в натурных условиях. Отклонение экспериментальных значений от расчетных не превышало 10%. Такой солнечный модуль с полупараболоцилиндрическим концентратором с линейчатым трапециевидным фотоприемником концентрированного излучения и системой протока теплоносителя при испытаниях генерировал максимальную мощность 254 Вт при температуре ФЭП 43 °С, 219 Вт при температуре 74 °С и 236 Вт - при 58 °С. Конструкция обеспечивает работу солнечного фотоэлектрического модуля при высоких (до 50 крат) концентрациях и равномерном (до 0,25 от среднего значения) освещении фотоприемника. Отдельно на экспериментальном модуле проведены исследования матричного высоковольтного фотопреобразователя, состоящего из 3 параллельно соединенных фотоэлементов, закрепленных на трапецеидальном фотоприемнике. Показано, что матричные высоковольтные элементы при концентрированном облучении более эффективны, чем при непосредственном освещении солнечным светом, значения коэффициентов заполнения ВАХ m = 0,728 и 0,660 соответственно.

ВАСЬКОВ АЛЕКСЕЙ ГЕННАДЬЕВИЧ, ДЕРЮГИНА ГАЛИНА ВЛАДИМИРОВНА, ТЯГУНОВ МИХАИЛ ГЕОРГИЕВИЧ, ЧЕРНОВ ДМИТРИЙ АЛЕКСЕЕВИЧ — 2015 г.

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.

ЛУКАШИК ЛЮДМИЛА НИКОЛАЕВНА, МАЙОРОВ ВЛАДИМИР АЛЕКСАНДРОВИЧ — 2015 г.

В работе рассмотрены новые фотоэлектрические модули, включающие фотоприемники и концентраторы и обеспечивающие эффективное преобразование солнечной энергии в тепловую и электрическую. Проведено математическое моделирование для создания алгоритма расчета конструкции теплофотоэлектрического модуля с заданными энергетическими параметрами и с использованием законов геометрической оптики, а также тепло- и массообмена. Приводятся математические модели расчета оптико-энергетических параметров солнечного модуля с линейчатым фотоприемником и со вторичными отражателями асимметричного параболоцилиндрического концентратора. Показаны следующие расчетные зависимости: распределения концентрации освещенности на поверхности линейчатого фотоприемника от ширины фокальной области; углов полного отражения от вторичных отражателей концентрированного излучения от параметрического угла у; геометрических размеров верхнего и нижнего отражателей от параметрического угла у; координатного расположения (профиля) вторичных отражателей относительно фотоприемника. Профиля модуля (на основании которого в Avtocad вычерчены лекала для изготовления концентратора и модуля в целом); величины продольного затенения фотоприемника AL, зависимости временного интервала t p простоя двигателя системы слежения, количества интервалов (работы двигателя) в единицу времени к от угла отклонения (параметрического угла у) падающего солнечного излучения на мидель концентратора, зависимости расхода электроэнергии двигателем системы слежения в течение дня, года. Использование подобных модулей, в основе которых находится параболоидный концентратор и фотоприемник с системой протока теплоносителя, дает возможность создания когенерационных установок для выработки электричества и тепла. Макетные образцы, разработанные по данной методике, исследуются в настоящее время на соответствующих стендах и испытываются в натурных условиях.

БЕЛОРУС АНТОН ОРЕСТОВИЧ, КОШЕВОЙ ВЕНИАМИН ЛЕОНОВИЧ, ЛЕВИЦКИЙ ВЛАДИМИР СЕРГЕЕВИЧ — 2015 г.

Исследованные образцы были получены методом плазмохимического осаждения (ПХО) на установке KAI-1-1200, предназначенной для формирования фотоактивных слоёв аморфного и микрокристаллического кремния. Оптимальный средний параметр кристалличности для плёнок mc-Si составляет 52 %. Для плёнки mc-Si была построена карта распределения параметра кристалличности по поверхности плёнки. Измерения рамановских спектров производились в разных точках, расположенных равномерно по всему периметру плёнки. Важным фактором при получении плёнок является равномерное их нанесение на подложку. Поскольку установка KAI-1-1200 имеет ряд особенностей, которые мешают равномерному нанесению, данная карта распределения помогает учесть эти особенности и в дальнейшем устранить их или подобрать оптимальные параметры роста, которые будут компенсировать неравномерность распределения плёнки.

АБИЛЬДИНОВА САУЛЕ КИАНБЕКОВНА — 2015 г.

Рассмотрена работа моноблочной тригенерационной экспериментальной установки для энергоснабжения автономных объектов. В состав установки входят энергосиловой агрегат в виде дизель-генератора, геотермальные тепловые насосы как источники тепло и хладоснабжения, котел-утилизатор тепла выхлопных газов. Компрессоры тепловых насосов имеют привод от вала дизельного двигателя посредством клиноременных передач. На предлагаемой установке энергоснабжение автономных потребителей может быть организовано в режимах моногенерации, простой и сложной когенерации, а также тригенерации. Приведены результаты экспериментального исследования энергетических показателей установки, подтверждающие ее работоспособность в режиме сложной когенерации. Значения коэффициента преобразования энергии, полученные в ходе испытания тепловых насосов в составе тригенерационной установки, показывают энергетическую эффективность их работы для режима теплоснабжения. Экспериментально определены составляющие энергобаланса установки и состав выхлопных газов при различных уровнях нагрузки потребителя.

ЮФЕРЕВ ЛЕОНИД ЮРЬЕВИЧ — 2015 г.

В приборах для измерения фотовеличин применяются датчики на основе фоторезисторов, фотодиодов, вакуумных и газонаполненных фотоэлементов. При этом, как правило, к этим фотодатчикам приходится добавлять светофильтры и системы светофильтров. На основе проведенных экспериментов установлено, что в качестве фотодатчиков можно использовать светодиоды. В ходе лабораторных испытаний установлено, что светодиоды разного цвета свечения реагируют на определенный участок оптического излучения. Светодиоды нечувствительны к излучениям с длиной волны длиннее той, на которой они излучают свет. Установлено, что максимум чувствительности всех светодиодов немного сдвинут в область более короткой длины волны, чем та, которую светодиод излучает. На основе светодиодных датчиков можно изготавливать люксметры, RGB-датчики, измерители фотосинтез-активной радиации и измерители ближнего УФ излучения. С функцией относительной спектральной световой эффективности монохроматического излучения для ночного зрения совпадает чувствительность желтого светодиода с рабочей длиной волны 590 нм, а с функцией относительной спектральной световой эффективности монохроматического излучения для дневного зрения совпадает чувствительность красных светодиодов с рабочей длиной волны 625 и 628 нм. Для создания RGB датчиков понадобятся светодиоды с рабочими длинами волны 660, 625 и 525 нм. При этом отсутствует необходимость в применении корректирующих светофильтров.

КОКШИНА АННА ВЛАДИМИРОВНА, КОЧАКОВ ВАЛЕРИЙ ДАНИЛОВИЧ — 2015 г.

Представлены результаты экспериментальных исследований влияния пленок линейно-цепочечного углерода (ЛЦУ) на свойства тонкопленочной системы CdO. Для изучения структурных и поверхностных свойств образцов применялись методы спектроскопии комбинационного рассеяния света, дифрактометрии и сканирующей зондовой микроскопии. Электрооптические свойства исследовались методами спектрофотометрии и вольтамперометрии. Было выявлено, что внедрение в систему CdO линейно-цепочечного углерода качественно улучшает ее свойства, уменьшая ширину запрещенной зоны и увеличивая фоточувствительность.

ГАЛЕЕВ АЙВЕНГО ГАДЫЕВИЧ, ГАЛЕЕВ АНТОН ВАЛЕРЬЕВИЧ, ПОПОВ БОРИС БОРИСОВИЧ, РОДЧЕНКО ВЛАДИМИР ВИКТОРОВИЧ — 2015 г.

Принятая технология позволяет проводить испытания двигательных установок (ДУ) на стенде с заправкой в топливный бак до 2 700 кг водорода с выполнением специальных мер безопасности и использованием систем аварийной защиты (САЗ), охватывающих до 60 % нештатных ситуаций. В статье рассмотрены дополнительные меры безопасности, обеспечивающие испытания ДУ верхних ступеней ракет-носителей (РН) с увеличенными дозами заправки (до 7 000 кг), которые основаны на сохранении иерархического принципа построения программ испытаний. Ключевым фактором в повышении эффективности систем пожаро- и взрывопредупреждения (СПВП), САЗ и коэффициента охвата аварийных (нештатных) ситуаций (до 0,8-0,9) являются исследования систем более раннего обнаружения утечек водорода и применения ингибиторов с флегматизатором-азотом для предотвращения взрыва смесей водорода с воздухом (или кислородом). Представлен результат исследований систем раннего обнаружения утечек водорода и внедрения в эксплуатацию установок для сравнительных испытаний на быстродействие, ресурс и селективность датчиков контроля опасных концентраций водорода.

КУРЧАТОВ ИВАН СЕРГЕЕВИЧ, КУСТОВ ЕВГЕНИЙ ФЕДОРОВИЧ — 2015 г.

Исследованы спектрально-люминесцентные характеристики ионов Fe 2+, Co 2+ и Ni 2+ в полупроводниковых материалах типа A IIB VI (ZnO, ZnS, ZnSe, ZnTe, CdO, CdS, CdSe, CdTe) и соотношение энергии полос поглощения и люминесценции с шириной запрещенной зоны полупроводников A IIB 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.

БАЛАШОВ ЮРИЙ СТЕПАНОВИЧ — 2015 г.

Проведен обзор исследований структуры и свойств стеклообразных диэлектриков, выполненных под непосредственным руководством профессора В.С. Постникова.

ГРЕБЕНЩИКОВА ЕЛЕНА АЛЕКСАНДРОВНА, ИЛЬИНСКАЯ НАТАЛЬЯ ДМИТРИЕВНА, КАЛИНОВСКИЙ ВИТАЛИЙ СТАНИСЛАВОВИЧ, КОНТРОШ ЕВГЕНИЙ ВЛАДИМИРОВИЧ, КОНТРОШ ЛИДИЯ ВЛАДИМИРОВНА, ЛЕБЕДЕВА НАТАЛЬЯ МИХАЙЛОВНА, МАЛЕВСКАЯ АЛЕКСАНДРА ВЯЧЕСЛАВОВНА — 2015 г.

В данной работе проведено исследование влияния постростовой технологии на фотоэлектрические характеристики многопереходных солнечных элементов. Выполнены исследования различных методов химического жидкостного травления структуры многопереходных солнечных элементов (МП СЭ) GaInP/GaAs/Ge, проведен анализ темновых вольтамперных характеристик (ВАХ), определено влияние постростовой технологии на эффективность солнечных элементов. Предложен метод одностадийного разделительного травления структуры, обеспечивающий гладкую боковую поверхность мезы, надежную пассивацию, хорошую стабильность характеристик и высокую эффективность преобразования концентрированного солнечного излучения. В результате проведённых исследований установлено, что применение предложенного метода формирования мезы М СЭ позволяет снизить поверхностные токи утечки, повысить качество пассивации боковой поверхности мезы чипов и, следовательно, увеличить выход годных многопереходных СЭ до 90-95 % с КПД больше 35 %, (C = 10...100, AM0, 1 367 Вт/м 2). Кроме того, технология одностадийного разделительного травления снижает количество операций, стоимость производства чипов и повышает надёжность при эксплуатации СЭ. Данная разработка может применяться для создания высокоэффективных наногетероструктурных концентраторных многопереходных солнечных элементов как для наземных, так и для космических целей.

КОЧАКОВ ВАЛЕРИЙ ДАНИЛОВИЧ, КРАСНОВА АЛИСА ГЕННАДЬЕВНА — 2015 г.

Создан новый материал с позисторной характеристикой на основе полупроводниковой системы Al-Pb-Se. В перспективе научно-технические результаты могут быть использованы как датчики температурной сигнализации, защиты от перегрузок по току, напряжению и температуре, для термостабилизации нагревательных устройств.

ШАРОВИНА СВЕТЛАНА ОЛЕГОВНА, ШЕВЧУК ВАЛЕРИЙ ПЕТРОВИЧ — 2015 г.

В работе исследуется эффективность совместной работы алгоритмов адаптивного управлении положением средней точки температурного профиля, адаптивного управления положения нижней точки температурного профиля и адаптивного управления положением верхней точки температурного профиля.

КУЗНЕЦОВА ВАЛЕНТИНА АНДРЕЕВНА, ЛОПЕС СААБ АНДРЕС С., ПУГАЧЕВ РОМАН ВИКТОРОВИЧ, РОСЕНДО ЧАКОН МИЛИЦА ЕЛЕНА — 2015 г.

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

ИЕВЛЕВ В.М. — 2015 г.

МАШКОВ АЛЕКСАНДР ВАСИЛЬЕВИЧ — 2015 г.

Предложена расчетная схема построения приближенных решений стационарного двумерного уравнения теплопроводности без внутренних источников тепла вариационными методами для эллиптической трубы постоянной толщины. При построении и решении уравнения теплопроводности в стенке эллиптического цилиндра используется криволинейная система координат специального вида, учитывающая геометрию сечения. В качестве иллюстрации рассмотрены два примера решения краевой задачи при граничных условиях первого рода в виде заданных функций и в виде постоянных значений температуры.

ГАРЕЛИНА С.А., ЗАХАРЯН РОБЕРТ АРТУШЕВИЧ, КАЗАРЯН М.А., ФЕОФАНОВ ИВАН НИКОЛАЕВИЧ — 2015 г.

Газовыделение из клеевых соединений, использование которых существенно упростит сборку вакуумных электронно-механических приборов, оказывает негативное влияние на работу этих приборов, уменьшая срок их службы. В статье решается задача по снижению с корости газовыделения из клеевых соединений в вакуумных электронно-механических приборах за счет термообработки (сушки), широко применяющейся в промышленности. Для 14-ти промышленный клеев (E505, P102, E207, H74UNF, H77S, 353ND, Resbond 940LE, Resbond 989F, Cerambond 618N, ВК-21, Анатерм 106, К400, ОС-52, ОС-92), пригодных для сборки вакуумных электронно-механических приборов, определен качественный и количественный состав атмосферы остаточного газа, образующегося внутри электронно-механических приборов вследствие газовыделения из клеевых соединений, что позволит подобрать газопоглощающие элементы (геттеры) и режимы их работы для поддержания вакуума. Для повышения достоверности результатов исследования проводились двумя методами: масс-спектральным (масс -спектрометр «МИ-1311») и оптико-акустическим (газоанализатор «Мегакон 10К»). Оценена предельно допустимая скорость газовыделения для точного вакуумного электронно-механического прибора со сроком службы 15 лет. В статье разработана модель кинетики газовыделения для определения режимов процесса термообработки клеев, а именно, температуры, продолжительности и атмосферы (вакуум или воздух), обеспечивающих необходимые для нормальной работы вакуумных электронно-механических приборов скорости газовыделения из клеевых соединений. На основе экспериментально определенных значений скоростей газовыделения компонентов остаточного газа для двух режимов термообработки клеев рассчитываются скорости газовыделения для других режимов и подбираются оптимальные параметры режимов термообработки.

КОШКАРЕВ СЕРГЕЙ АРКАДЬЕВИЧ, РЫЛЬЦЕВ ВЛАДИСЛАВ ВАЛЕРЬЕВИЧ — 2015 г.

Статья посвящена вопросу применения эффективных эколого-охранных технологических процессов в стройиндустрии и строительстве. При использовании предлагаемых пылеуловителей снижаются выбросы в атмосферу при достаточно высокой степени улавливания пыли. Применение таких устройств в системах очистки выбросов сокращает массу промышленных отходов производства, когда уловленную пыль со слоем зерен (гранул) материала можно возвращать в производственный цикл. Приведено описание процесса непрерывного пылеулавливания во взвешенно-фильтрующем слое частиц - гранул, зерен на основе квазидиффузионных представлений. Разработана и исследована опытная конструкция газораспределительной решетки для проведения пылеулавливающего устройства со взвешенно-фильтрующим слоем частиц - гранул, зерен в производстве керамзита. Выполнены испытания опытно-промышленной установки и обоснована возможность ее промышленного применения в системах обеспыливания выбросов систем аспирации стройиндустрии. При математической обработке экспериментальных данных получены уравнения регрессий, характеризующих изменение степени проскока пыли ζ и значения коэффициента аэродинамического сопротивления аппарата ζ в зависимости от основных параметров устройства в рабочих аэродинамических режимах его работы при очистке пылегазового потока в системах обеспыливания выбросов систем аспирации производств строительных материалов.

ДЖАЙЛАНИ А.Т., НЕМИХИН Ю.Е., ПОПОВ А.И., ЩЕКЛЕИН С.Е. — 2015 г.

С целью выявления и детального анализа корреляционных связей между климатическими факторами, влиянием их на эффективность существующего в УрФУ парка установок возобновляемой энергетики была разработана и введена в экс- плуатацию многоканальная быстродействующая система мониторинга климатических и энергетических характеристик. Система включает в себя распределенную сеть локальных устройств, связанных с центральным сервером, осуществляет сбор, накопление и обработку данных более чем по 100 измеряемым параметрам с периодичностью 1 с.

ШАСТИН А.Г., ЩЕКЛЕИН С.Е. — 2015 г.

В настоящей работе рассмотрены вопросы оптимизации тепловой защиты зданий для суровых климатических усло- вий. Показана целесообразность учета качества (эксергетического потенциала) энергии, расходуемой на производство теплозащитных материалов, и энергии, потребляемой для целей отопления.