В апреле 2020 года стали известным итоги конкурса «У.М.Н.И.К. 2019» (участник молодежного научно-инновационного конкурса) Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере.
Эксперты отметили 14 проектов молодых омских ученых, которые получат финансирование. «Коммерческие Вести» продолжают знакомить читателей с авторами наиболее интересных идей.
Альтернативные источники энергии с каждым годом привлекают к себе все больше внимания. В Омске тоже есть энтузиасты, которые разрабатывают подобные темы. Заинтересовался идеей задействовать ветер в выработке энергии и магистрант ОмГТУ Андрей ЗАХАРОВ. О разработке ветроэнергетической установки с вертикальной осью вращения для районов с малой средней скоростью ветра он рассказал обозревателю «Коммерческих Вестей» Анастасии ИЛЬЧЕНКО.
– Андрей, в 2016 году «Коммерческие Вести» брали интервью у доцента ОмГТУ Антона Анатольевича БУБЕНЧИКОВА. Он тогда рассказывал о работе над ветроэнергетической установкой для регионов с относительно малой скоростью ветра. Ваш проект продолжает развитие той идеи или это что-то принципиально новое?
– Антон Анатольевич – руководитель нашего проекта. Это одновременно и развитие той идеи, и нечто новое. Раньше модель создавалась вживую, сразу шло макетирование, а сейчас мы используем математическое моделирование. Оно позволяет проработать большое число вариантов, экономить не только материалы, но и время.
– Что представляет собой ветроэнергетическая установка, какие у нее принципы работы?
– Если грубо говорить, то это пирамидка, состоящая из спиралевидных трубок. В них попадает поток воздуха, а поскольку сечение трубок уменьшается, то его скорость возрастает. Дальше расположено ветроколесо, окруженное вертикальным кольцом. Дополнительно там происходит эжекция набегающего воздуха. То есть у нас происходит двойное ускорение потока воздуха – с помощью трубок и кольца. По сравнению с обычной вертикально-осевой установкой эта более сложная. Мы используем ветроконцентратор, который позволяет ускорить воздушный поток, проходящий через установку. Некоторые вертикально-осевые установки замирают на высокой скорости воздушного потока, когда вращательная сила начинает действовать в обе стороны. С помощью ветроконцентраторов мы направляем поток воздуха в нужную нам область, установка начинает работать без залипания. А сверху находится третий модуль, он выводит воздушный поток из установки. Сейчас мы стремимся уменьшить его размер, потому что он пока достаточно крупный и дает большую ветровую нагрузку.
– Чем это чревато для установки?
– Страдают опорные и соединительные элементы. Это сказывается на долговечности. Мы рассматриваем вариант, который позволит в два раза уменьшить размеры этой части.
– А кроме математического моделирования, в реальных условиях отработка модели идет?
– Да, у нас есть несколько вариантов установки. Один был сделан на ранних этапах, второй позднее, он более сложный. Но мы столкнулись с проблемой выбора материалов ввиду сложной геометрической модели, поэтому сейчас хотим упростить процесс изготовления, ускорить его так, чтобы при этом не потерять в качестве. Ищем оптимальную форму.
– Существующие установки вы тестировали?
– Да, они проходили полевые испытания на берегу Иртыша. Обе работают.
– Сколько энергии ваша установка может вырабатывать?
– Пока мы добились того, что она дает 1 квт в час. Хотим увеличить производительность до 5. Закономерность понятная: чем крупнее установка, тем больше вырабатывает энергии. Мы стремимся, чтобы она выдавала больше мощности при меньших размерах, чтобы можно было использовать не только в промышленности, но и в частных владениях. Человек сможет поставить ее во дворе для энергопитания своего коттеджа. Планируем, что применять установки можно будет для экопоселков, турбаз, летних лагерей. Они должны быть небольшими, вписываться в природный ландшафт и при этом обеспечивать потребителя достаточным количеством энергии.
– Имя для установки уже придумали?
– Пока не задумывались об этом, но рабочее название проекта для статей Om-V.A.W.T. (Омская вертикально-осевая ветроустановка).
– Четыре года назад ваш руководитель рассказывал, что установка имела 8-метровую высоту и 5-метровый диаметр. Как она выглядит сегодня?
– Мы добились того, что она стала не больше 3 метров в диаметре и порядка 3,5 в высоту.
– Уменьшилась практически в два раза! За счет чего это произошло?
– За счет оптимизации формы каналов. Раньше она была призматической, а сейчас мы отталкиваемся от более естественных природных форм, например ракушек, витых рогов. Они позволяют при меньших габаритах получить большую отдачу. Но установка будет масштабирована под нужды клиентов.
– А высота в 3,5 метра достаточна для того, чтобы поймать хороший ветер? Ведь считается, что наибольшая его скорость не у земли, а выше.
– Совершенно верно. Компоновка нашей установки рассчитана на то, что ветер будет забираться снизу, но никто не исключает ее размещение на постаментах или на крышах домов.
– Вы планируете организовать производство на базе одного из МИПов ОмГТУ?
– Да, пока намерены базироваться на мощностях вуза. Хотим своими силами производить корпусную часть, ветроколеса, а доставкой и изготовлением силовой части будут заниматься наши партнеры – ООО «Деалан-Энерго» (Ижевск). Производство одной установки не должно превышать 3 – 3,5 месяца.
– Кто входит в команду, работающую над проектом? Чего вы должны достичь согласно условиям конкурса?
– Наша команда состоит из руководителя, четырех студентов и консультантов по математическому моделированию и экономике. В первый год мы должны определиться с конфигурацией, получить устоявшийся макет установки. Во второй – представить рабочий прототип.
– Каким вы видите итог вашей работы в идеале?
– В идеале мы хотели бы достичь интеграции с разработчиками экопоселков. Наши установки могут обеспечить их энергией без шумов и отходов. А парковое размещение увеличит энергоотдачу: при определенном расположении они будут друг друга «разгонять».
– Стоимость установки просчитывали?
– Полагаем, порядка 625 тыс. рублей (за 5-киловаттную). По сроку окупаемости мы привязаны к природе. Установка рассчитана на среднюю скорость ветра в нашей местности – 3–5 метров в секунду. При таких параметрах окупаемость составит около 35 лет. А если погода будет, как в этом году, то срок уменьшится до 5,5 – 6 лет.
– 35 лет – большой срок. Не получится, что цена в итоге не устроит людей?
– Хороший вопрос. Мы в скорой перспективе будем рассматривать систему, при которой, если у людей переизбыток энергии, они смогут ее сбрасывать в сеть и за это получать отчисления.
– Как вы заинтересовались темой ветрогенерации?
– Дедушка и бабушка работали на авторемонтном заводе, прошли путь от простых рабочих до ведущих специалистов производственного и экономического отделов, соответственно, я все детство провел среди машин. Когда был маленький, рисовал их, а сейчас создаю с помощью компьютерного моделирования. Изначально мечтал заниматься ремонтом, модификацией, тюнингом автомобилей, но со временем понял, что наука мне ближе, интереснее разрабатывать, оптимизировать. И вот когда я учился на втором курсе бакалавриата ОмГТУ, меня попросили сделать модели ветроэнергетических установок, чтобы просчитать их в программном комплексе. Все получилось, и меня, как автора этих моделей, привели к Антону Анатольевичу. А ведь я учился на специальности «Автомобильный сервис» и сначала понятия не имел, как работают ветроустановки. Потихоньку вник. Участие в проекте многому научило в математическом моделировании и позволило получить работу в инженерном центре.
– А мысли перевестись на другой, более близкий к теме ветроэнергетики, факультет не возникало?
– Мысли были, но в рамках ОмГТУ таких знаний не получишь, а в другой вуз сейчас переводиться нельзя. Я же не могу оставить проект.
– Вы увлекаетесь моделированием. Как возникло ваше хобби?
– Как только на втором курсе колледжа мы пришли на начертательную геометрию. Это была любовь с первого взгляда. Для меня нет проблем смоделировать любой предмет – от шарика для гольфа до подъемного крана. Вопрос во времени.
– А другие увлечения имеются?
– Занимаюсь написанием музыки. Больше для себя, но если есть коммерческие заказы, то не отказываюсь. Но мозг не может одновременно работать и на прием, и на отдачу. Чтобы расти профессионально, нужно впитывать много информации, а чтобы писать музыку – переключиться на выдачу, пока у меня времени на это нет.
Биография
Андрей ЗАХАРОВ родился 13 марта 1994 года в поселке Карымское Читинской области. В 2010 году окончил среднюю школу № 107 в Омске и поступил в Омский автотранспортный колледж на специальность «Техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта». В 2015 году окончил колледж и поступил в ОмГТУ на факультет транспорта, нефти и газа. В 2019 году окончил бакалавриат ОмГТУ по специальности «Автомобильный сервис» и поступил в магистратуру.
Не женат.
