Анализ возможности применения энергии ветра для автономного обогрева салона автомобиля

Введение. При движении автомобилей в зимний период по междугородним трассам могут возникнуть проблемы в том случае, если магистрали заметены снегом в результате обильных снегопадов, которые могут длится несколько суток и более и движение в этот период становится невозможным. Анализ статистических данных по погодным явлениям в зимний период показал, что во многих регионах закрытие трасс из-за продолжительных снегопадов может достигать пятнадцати процентов. В этом случае существенную помощь в улучшении ситуации и повышении безопасности может оказать автономный источник энергии, которую он получает за счет использования свойств внешней среды. В работе рассмотрено техническое решение и проведен теоретический анализ его характеристик, нацеленный на решение проблемы автономного питания энергией салона автомобиля в тяжелых погодных условиях.

Материалы и методы. В работе представлено техническое решение и теоретический анализ его характеристик, нацеленное на решение проблемы автономного питания энергией салона автомобиля в тяжелых погодных условиях.

Результаты. По результатам информационного поиска предложена конструкция компактной ветроэнергетической установки малой мощности. Выполнен расчет потерь теплоты салона автомобиля, характеристик компактной ветроэнергетической установки и определена вырабатываемая мощность, необходимая для обогрева салона автомобиля в экстремальной ситуации.

Обсуждение и заключение. Установлено, что представленная конструкция ветроэнергетической установки малой мощности может быть использована в качестве прототипа для разработки промышленного образца автономного источника энергии для обогрева автомобиля в экстремальных условиях. Подобные установки могут быть применены в других отраслях, например, туризме, сельском хозяйстве, геологоразведке.

1. Голубев В.Н., Петрушина М.Н., Фролов Д.М. Межгодовые вариации строения снежного покрова на территории России // Вестник Московского университета. Сер. 5. География. 2009. № 3. С. 20–24.

2. Shuangze Han Linkage of the preceding winter mid-latitude Eurasian atmospheric circulation with the spring northern East Asian snow cover // Atmospheric Research, 2023. Vol. 293. 109626, https://doi.org/10.1016/j.atmosres.2023.106926.

3. Barry R.G., Fallot J.-M., Armstrong R.L. Twentieth-century variability in snow-cover conditions and approaches to detecting and monitoring changes: status and prospects // Progress in Physical Geography. 1995. Vol. 19, N 4. P. 520 – 532.

4. Fallot J.-М., Barry R.G., Hoagstratc D. Variations of mean cold season temperature, precipitation and snow depth during the last 100 years in the former Soviet Union (FSU) // Hydrological Sciences Journal. 1997. Vol. 42. N 3. P. 301–327.

5. Komtnami Y., Endo I., Niwano S., Ushioda S. Viscous compression model for estimating the depth of new snow // Annals of Glaciology. 1998. Vol. 26. P. 77–82.

6. Lehntng St., Bartelt P., Brown B. et al. Snowpack model calculations for avalanche warning based upon a network of weather and snow stations // Cold Regions Science and Technology. 1999. Vol. 30, N 1–3. P. 145–157.

7. Lindsay Matthews, Jean Andrey, Christopher Fletcher, Yaasiin Oozeer The development of climate services to inform decisions about winter maintenance at different timescales // Climate Services. 2021. Vol. 22. 100232. https://doi.org/10.1016/j.cliser.2021.100232.

8. Jianzhao Song, Zhong Zhang, Yunye Mu, Xingyu Wang, Haipeng Chen, Qingze Pan, Yang Li Enhancing envrionmental sustainability via interval optimization for low-carbon economic dispatch in renewable energy power systems: Leveraging the flexible cooperation of wind energy and carbon capture power plants // Journal of Cleaner Production. 2024. Vol. 442. 140937. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2024.140937.

9. Mohammad Al-Khayat, Majed AL-Rasheedi A new method for estimating the annual energy production of wind turbines in hot environments // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2024. Vol. 195. 114343. https://doi.org/10.1016/j.rser.2024.114343.

10. Qiang Gao, Alva Bechlenberg, Bayu Jayawardhana, Nesimi Ertugrul, Antonis I. Vakis, Boyin Ding Techno-economic assessment of offshore wind and hybrid wind–wave farms with energy storage systems // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2024; Vol. 192: 114263. https://doi.org/10.1016/j.rser.2023.114263.

11. Кулаков А.В. Ветроэнергетика в России: проблемы и перспективы развития // Энергосовет. 2011. № 5 (18). С. 37–38.

12. Isabel C. Gil García, Ana FernándezGuillamón, M. Socorro García-Cascales, Ángel MolinaGarcía Multi-factorial methodology for Wind Power Plant repowering optimization: A Spanish case study // Energy Reports. 2024. Vol. 11. P.179–196. https://doi.org/10.1016/j.egyr.2023.11.044.

13. Соломин Е.В., Холстед Р.Л. Технические особенности и преимущества ветроэнергетических установок // Альтернативная энергетика и экология. М.: НИИЭС, 2010. № 1. С. 36–41.

14. Mustafa Tevfik Kartal, Ugur Korkut Pata, Sinan Erdogan, Mehmet Akif Destek Facing the challenge of alternative energy sources: The scenario of European Union countries based on economic and environmental analysis // Gondwana Research. 2024. Vol. 128. P. 127–140. https://doi.org/10.1016/j.gr.2023.10.019.

15. Шишкин Н.Д., Ильин Р.А. Исследование параметров механических ветротеплогенераторов для автономного теплоснабжения различных потребителей // Промышленная энергетика. 2020. № 1. С. 51–55. DOI: 10.34831/EP.2020.36.92.009.

16. Харитонов В.П. Основы ветроэнергетики: монография. М.: ГНУ ВИЭСХ, 2010. 338 с. ISBN 978-5-85941-382-9.

17. Хозяинов Б.П. Влияние геометрических параметров на эффективность работы вертикально-осевой ветроэнергетической установки // Промышленная энергетика. 2020. № 1. С. 44–50. DOI: 10.34831/EP.2020.39.11.008.

18. Абдрахманов Р.С., Назмеев Ю.Г., Якимов А.В. Об эффективности использования ветроэнергетики в регионах РФ с умеренными скоростями ветра // Известия РАН. Энергетика. 2001. N 5. С.93–102.

19. Аванесова Т.И., Мокряк А.В. Экономическая оценка использования ветровых энергетических установок в Камчатской области // Вестник КамчатГТУ. 2006. Вып.5. С.139–148.

20. Автономные ветровые энергоустановки с аккумуляторами тепла / О.С. Попель, С.Е. Фрид, Д.В. Ефимов, А.М. Анисимов // Альтернативная энергетика и экология. 2008. № 11. С.78–85.

21. Быков Е.Н., Елистратов В.В. Ветроэнергетическая установка со спиральными лопастями для малой ветроэнергетики // Известия вузов. Проблемы энергетики. 2007. № 5–6. С.111–114.

22. Вашкевич К.П., Маслов Л.А., Николаев В.Г. Опыт и перспективы развития ветроэнергетики в России // Малая энергетика. 2005. N 1–2 (2–3). С.56–66.

23. Котляров С.Н., Кузьмина М.С., Котлярова А.А. Оценка температуры выдыхаемого воздуха у спортсменов с бронхиальной астмой // Международный научно-исследовательский журнал. 2017. № 8–3 (62). С. 125–127. https://doi.org/10.23670/IRJ.2017.62.025.

24. Капля Е.В. Корреляционный анализ скоростей ветра по данным нескольких лет // Письма в международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология». 2014. № 4. С. 20–22.

25. Капля Е.В. Обобщение логистического закона распределения в статистическом анализе динамики направления ветра // Известия Российской академии наук. Физика атмосферы и океана. 2016. Т. 52, № 6. С. 669–675.