probenerИзвестия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИPower engineering: research, equipment, technology1998-99032658-5456Kazan State Power Engineering University10.30724/1998-9903-2022-24-3-83-90probener-2228Research ArticleЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ И КОМПЛЕКСЫENERGY SYSTEMS AND COMPLEXESЛабораторная модель ротора СавониусаLaboratory model of the Savonius rotorГусеваЮ. В.GusevaYu. V.

Гусева Юлия Викторовна – канд. физ.-мат. наук, доцент кафедры Фундаментальные дисциплины

Yulia V. Guseva

vasilevayv@yandex.ruКострюковС. А.KostryukovS. A.

Кострюков Сергей Александрович – студент

Sergey A. Kostryukov

kostryukovsa@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-9005-9222ВасильевА. Р.VasilevA. R.

Васильев Андрей Романович – студент

Andrey R. Vasiliev

vasilevayv@yandex.ruНациональный исследовательский университет «МЭИ» в г. ВолжскомРоссияVolzhsky Branch of the National Research University «Moscow Power Engineering Institute»Russian Federation2022140620222438390Copyright © Гусева Ю.В., Кострюков С.А., Васильев А.Р., 20222022Гусева Ю.В., Кострюков С.А., Васильев А.Р.Guseva Y.V., Kostryukov S.A., Vasilev A.R.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.energyret.ru/jour/article/view/2228ЦЕЛЬ

ЦЕЛЬ. Повышение эффективности и экономичности работы электростанций на основе возобновляемых источников энергии необходимо проводить посредством совершенствования технологических, конструктивных, организационно-правовых, технико-экономических мероприятий. Даны предложения для развития подходов к оценке эффективности работы ветроэнергетических установок на основе ротора Савониуса. Обоснованы конструктивные параметры и создана физическая модель для комплексного исследования и рабочих характеристик в лабораторных условиях.

МЕТОДЫ

МЕТОДЫ. На основе методов физического и математического моделирования конструкций и профилей лопастей ветрогенератора определены технико-экономические показатели различных профилей лопастей ротора Савониуса.

РЕЗУЛЬТАТЫ

РЕЗУЛЬТАТЫ. Выполнено теоретическое обоснование конструкции и различных профилей лопастей ротора Савониуса. На основе комплексного исследования рабочих характеристик в лабораторных условиях установлены значения коэффициента эффективности использования энергии ветра, частоты вращения профиля ветроколеса, электрической мощности.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Результаты исследования могут быть применены для обоснования широкого распространения и создания ветроэнергетических установок с ротором Савониуса для обеспечения качественного и надежного энергоснабжения удаленных потребителей электрической энергии, создания изолированных энергосистем и дальнейшего развития альтернативных источников энергии в отечественной электроэнергетике.

THE PURPOSE

THE PURPOSE. Increasing the efficiency and efficiency of power plants based on renewable energy sources should be carried out by improving technological, constructive, organizational, legal, technical and economic measures. Proposals are given for the development of approaches to assessing the efficiency of wind power plants based on the Savonius rotor. The design parameters are substantiated and a physical model is created for a comprehensive study and performance characteristics in laboratory conditions.

METHODS

METHODS. Based on the methods of physical and mathematical modeling of structures and profiles of wind turbine blades, the technical and economic indicators of various profiles of the blades of the Savonius rotor are determined.

RESULTS

RESULTS. The theoretical substantiation of the design and various profiles of the blades of the Savonius rotor is carried out. On the basis of a comprehensive study of performance characteristics in laboratory conditions, the values of the wind energy efficiency coefficient, the rotation frequency of the wind wheel profile, and electric power were established.

CONCLUSION

CONCLUSION. The results of the study can be applied to substantiate the widespread use and creation of wind power plants with a Savonius rotor to ensure high-quality and reliable power supply to remote consumers of electric energy, the creation of isolated power systems and the further development of alternative energy sources in the domestic electric power industry

энергетическая эффективностьвозобновляемые источники энергииветроэнергетическая установкаротор Савониусаenergy efficiencyrenewable energy sourceswind power plantSavonius rotorReferencesШерьязов С. К., Исенов С. С., Искаков Р. М., и др. Основные типы ветротурбин-генераторов в системе электроснабжения // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2021. Т. 23. №5. С. 24 - 33.Sher'yazov SK, Isenov SS, Iskakov RM, i dr. Osnovnye tipy vetroturbin-generatorov v sisteme elektrosnabzheniya. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedenii. Problemy energetiki. 2021; 5: 24 - 33.Templin R. J. Aerodynamic performance theory for the NRC vertical-axis wind turbine // National Research Council of Canada. Rep. LTR 160. 1974; 185.Templin RJ. Aerodynamic performance theory for the NRC vertical-axis wind turbine. National Research Council of Canada. Rep. LTR 160. 1974; 185. 3. Yanson RA. Vetroustanovki. M.: 2007; 36. il.Янсон Р. А. Ветроустановки. М.: 2007. 36 с: ил.TianW, Song B, Van Zwieten JH, et al. Computational fluid dynamics prediction of a modified Savonius wind turbine with novel blade shapes. Energies. 2015; 8: 7915 - 7929. 5. Elaev MV, Khal'yasmaa AI, Samoilenko VO. Problema podsinkhronnogo rezonansa v vetroenergeticheskikh ustanovkakh i sistemakh. Vestnik Kazanskogo gosudarstvennogo energeticheskogo universiteta. 2020; 3(47): 57-71. 6. Kapanskii A. A. Metody resheniya zadach otsenki i prognozirovaniya energeticheskoi effektivnosti. Vestnik Kazanskogo gosudarstvennogo energeticheskogo universiteta. 2019; 2(42): 103-115. 7. Lavrik AYu, Zhukovskii YuL, Lavrik A, i dr. Osobennosti vybora optimal'nogo sostava vetro-solnechnoi elektrostantsii s dizel'nymi generatorami. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedenii. Problemy energetiki. 2020; 1: 10-17. 8. Kostryukov SA, Vasil'ev AR, Guseva YuV. Obosnovanie konstruktivnykh parametrov i sozdanie fizicheskoi modeli vetrogeneratora dlya kompleksnogo issledovaniya rabochikh kharakteristik v laboratornykh usloviyakh. Sbornik materialov Mezhdunarodnoi nauchno-prakticheskoi konferentsii «Energetika v usloviyakh tsifrovoi transformatsii. Nauka. Tekhnologii. Innovatsii». 2022; 142-146.TianW., Song B., Van Zwieten J. H., et al. Computational fluid dynamics prediction of a modified Savonius wind turbine with novel blade shapes // Energies. 2015. Т. 8. № 8. С. 7915 -7929.Kaplya EV. Generalization of the logistic distribution in the dynamic model of wind direction. Izvestiya Atmospheric and Oceanic Physics. 2016; 7: 760-767.Елаев М. В., Хальясмаа А. И., Самойленко В. О. Проблема подсинхронного резонанса в ветроэнергетических установках и системах // Вестник Казанского государственного энергетического университета. 2020. Т. 12. № 3(47). С. 57-71.Kaplya EV. Energy-efficient termination control of the servo drives of modules of a solar-power plant. Russian Electrical Engineering. 2017; 1: 40-43. 11. Kaplya EV. Obobshchenie zakona giperbolicheskogo sekansa i logisticheskogo zakona raspredeleniya v edinyi zakon raspredeleniya s var'iruemym koeffitsientom ekstsessa. Dal'nevostochnyi matematicheskii zhurnal. 2020; 1: 74-81.Капанский А. А. Методы решения задач оценки и прогнозирования энергетической эффективности // Вестник Казанского государственного энергетического университета. 2019. Т. 11. № 2(42). С. 103-115.Kaplya VI, Silaev AA, Kaplya EV. Identification of the transient response of a capacitive relative humidity sensor. Measurement Techniques. 2020; 12: 1099-1105.Лаврик А. Ю., Жуковский Ю. Л., Лаврик А., и др. Особенности выбора оптимального состава ветро-солнечной электростанции с дизельными генераторами // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2020. Т. 22. № 1. С. 10-17.Ruban N, Askarov A, Razzhivin I, et al. Wind power plants influence on out-of-step operation mode parameters of the power system. Electrotehnica, Electronica, Automatica. 2020; 4: 5-10.Кострюков С.А, Васильев А.Р., Гусева Ю.В. Обоснование конструктивных параметров и создание физической модели ветрогенератора для комплексного исследования рабочих характеристик в лабораторных условиях // Сборник материалов Международной научно-практической конференции «Энергетика в условиях цифровой трансформации. Наука. Технологии. Инновации». 2022. С. 142-146.Kulyk M, Zgurovets O. Modeling of power systems with wind, solar power plants and energy storage. Studies in Systems, Decision and Control. 2020; 298: 231-245.Kaplya E.V. Generalization of the logistic distribution in the dynamic model of wind direction // Izvestiya Atmospheric and Oceanic Physics. 2016. Т. 52. № 7. С. 760-767.Mahkamadzhanov BM, Mukhammadiev MM, Zakhidov RA, et al. Technological model of a combined power system based on solar, wind, and hydraulic low-power plants. Applied Solar Energy. 2004; 3: 84-91.Kaplya E.V. Energy-efficient termination control of the servo drives of modules of a solar-power plant // Russian Electrical Engineering. 2017. Т. 88. № 1. С. 40-43.Kaplya E.V. Energy-efficient termination control of the servo drives of modules of a solar-power plant // Russian Electrical Engineering. 2017. Т. 88. № 1. С. 40-43.Капля Е.В. Обобщение закона гиперболического секанса и логистического закона распределения в единый закон распределения с варьируемым коэффициентом эксцесса // Дальневосточный математический журнал. 2020. Т. 20. № 1. С. 74-81.Капля Е.В. Обобщение закона гиперболического секанса и логистического закона распределения в единый закон распределения с варьируемым коэффициентом эксцесса // Дальневосточный математический журнал. 2020. Т. 20. № 1. С. 74-81.Kaplya V.I., Silaev A.A., Kaplya E.V. Identification of the transient response of a capacitive relative humidity sensor // Measurement Techniques. 2020. Т. 62. № 12. С. 1099-1105.Kaplya V.I., Silaev A.A., Kaplya E.V. Identification of the transient response of a capacitive relative humidity sensor // Measurement Techniques. 2020. Т. 62. № 12. С. 1099-1105.Ruban N., Askarov A., Razzhivin I., et al. Wind power plants influence on out-of-step operation mode parameters of the power system // Electrotehnica, Electronica, Automatica. 2020. Т. 68. № 4. С. 5-10.Ruban N., Askarov A., Razzhivin I., et al. Wind power plants influence on out-of-step operation mode parameters of the power system // Electrotehnica, Electronica, Automatica. 2020. Т. 68. № 4. С. 5-10.Kulyk M., Zgurovets O. Modeling of power systems with wind, solar power plants and energy storage // Studies in Systems, Decision and Control. 2020. Т. 298. С. 231-245.Kulyk M., Zgurovets O. Modeling of power systems with wind, solar power plants and energy storage // Studies in Systems, Decision and Control. 2020. Т. 298. С. 231-245.Mahkamadzhanov B.M., Mukhammadiev M.M., Zakhidov R.A., et al. Technological model of a combined power system based on solar, wind, and hydraulic low-power plants // Applied Solar Energy. 2004. Т. 39. № 3. С. 84-91.Mahkamadzhanov B.M., Mukhammadiev M.M., Zakhidov R.A., et al. Technological model of a combined power system based on solar, wind, and hydraulic low-power plants // Applied Solar Energy. 2004. Т. 39. № 3. С. 84-91.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.