Участники научно-технологической программы «Большие вызовы» создали покрытие, способное защитить ветрогенераторы от налипания льда. Проектом руководили директор детского ульяновского технопарка «Кванториум» Екатерина Жмырко и преподаватель детского технопарка, проектный консультант, доцент кафедры организации аэропортового обслуживания Ульяновского института гражданской авиации имени Б.П. Бугаева Олег Чоракаев.
Возобновляемые источники энергии набирают популярность, и, в первую очередь, это ветрогенераторы. Они просты в эксплуатации и не загрязняют окружающую среду. Их удобно использовать в северных районах, где затруднено строительство крупных атомных станций. Основная проблема широкого внедрения ветрогенераторов – обледенение лопастей и налипание на них снега. Всего один миллиметр льда на поверхности генератора снижает коэффициент установки на 15%. Сильное обледенение может полностью остановить лопасти, что ведет к перебоям в энергоснабжении.
Школьники Сириуса под руководством специалистов заставили лед таять, тратя всего 1-2% энергии, производимой ветрогенератором за сутки. Проектная группа разработала электропроводящую краску, которая нагревается при подаче напряжения. Покрытие состоит из углерода и коллоидно-графитового композита, которые хорошо проводят ток. В отличие от реагентов, используемых в настоящий момент, краска не наносит вреда окружающей среде.
«Сейчас с наледью борются, распыляя токсичные реагенты с вертолета или очищая лопасти вручную. В первом случае реагенты пагубно влияют на окружающую среду и разрушают энергоустановки. Во втором – приходится полностью останавливать работу ветрогенераторов. Создание покрытия, проводящего электрический ток, поможет справиться с обледенением и уменьшит потери вырабатываемой энергии», – рассказала Екатерина Жмырко.
.JPG)
Разработчики предложили многослойную защиту для ветряков. Сперва на лопасти наносят непроводящий ток материал – для защиты. Поверх располагают электроды и покрывают их новой электропроводной краской. Последний слой – снова защитное покрытие.
«Ребята собрали прототипы ветрогенераторов и протестировали на них покрытие в лабораторных условиях. При появлении наледи на лопасти подается электрический ток, и в течение пятнадцати минут лед тает. Согласно нашим предположениям, на обогрев одного генератора в сутки будет тратится порядка 1-2% производимой им энергии», – пояснил Олег Чоракаев.
К генератору подключен датчик, измеряющий температуру поверхности и влажность воздуха. Когда вероятность обледенения высока, датчик отправляет сигнал подать напряжение. Когда лед растаял, подача напряжения прекращается.
«Преимущество нашей системы обогрева в том, что лопасти генератора нагреваются только тогда, когда появляется угроза обледенения, мы не расходуем вырабатываемую генератором энергию постоянно», – рассказала участница проекта Александра Андриянцева из Липецка.
Новый способ обогрева поможет перевести работу электростанции в автономный режим и освободит сотрудников от ручных замеров обледенения: эту работу будут выполнять умные датчики.
Школьники представили миниатюрную электростанцию с ветрогенераторами, покрытыми защитной краской, на фестивале проектов, который прошел в Образовательном центре «Сириус» в конце июля.
Проект разработан при поддержке Фонда инфраструктурных и образовательных программ (ФИОП) Роснано. Основным направлением работы Фонда является содействие формированию кадрового ресурса наноиндустрии Российской Федерации. Деятельность Фонда в сфере образования нацелена, в том числе на раннюю профориентацию и популяризацию среди детей и молодежи сведений о нанотехнологиях и наноиндустрии. Начиная с первой программы «Большие вызовы» в 2016 году ФИОП поддерживает все проекты направления «Нанотехнологии».
