Розробка мобільної вітроенергетичної установки для енергопостачання військ

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2024.305625

Ключові слова:

вітрові турбіни, мобільні вітрові турбіни, охоплена площа, польове електропостачання

Анотація

У дослідженні розглянуто доцільність використання енергії вітру для енергопостачання польових військових полігонів Збройних Сил Республіки Казахстан. Об’єктом дослідження є мобільна вітрова турбіна з вертикальною віссю обертання. Теоретичні дослідження виявили ключові фактори, що впливають на режими роботи та продуктивність турбіни, що призвело до вибору оптимальних варіантів розміщення. Запропонована система враховує потреби в електрозабезпеченні військ у польових умовах, приділяючи особливу увагу енергоспоживаючому обладнанню польових військових полігонів як основних споживачів. Порівняльний аналіз встановив перевагу мобільної вітрової турбіни з вертикальною віссю над традиційними вітрогенераторами з горизонтальною віссю. Розроблена конструкція турбіни забезпечує повне охоплення повітряного потоку незалежно від напрямку з оптимальним кутом лопатей 60°. Теоретичні дослідження включали вивчення повітряного потоку навколо лопаті під різними кутами атаки, що дає розуміння опору та підйомної сили. Основою для розробки стала розроблена модель мобільної вітрової турбіни, захищена патентом, що характеризується мобільністю, секційністю та здатністю адаптуватися до різноманітних умов навколишнього середовища. Її проста і компактна конструкція в поєднанні з вертикальною віссю обертання забезпечує безперебійне електропостачання, особливо на віддалених військових об'єктах і в прикордонних районах. Це дослідження призвело до розробки моделі для розрахунку параметрів мобільної вітрової турбіни, придатної для забезпечення енергією військ у польових умовах. Дослідження демонструє потенціал мобільних вітроелектростанцій для значного підвищення енергетичної надійності на військових полігонах. Результати розрахунків підтверджують життєздатність мобільних вітрових турбін для забезпечення енергетичної підтримки стрільб на цих полігонах

Біографії авторів

Erkin Adilbekov, Kazakh National Agrarian Research University

PhD

Department of the Military

Bolat Kabulov, Shakarim University

Candidate of Technical Sciences, Associate Professor

Department of Technological Equipment and Machine Engineering

Gulmira Tugelbayeva, Military Institute of Land Forces named after S. Nurmagambetov

Candidate of Physical-Mathematical Sciences

Department of Natural Scientific Disciplines

Sultan Ybray, S. Seifullin Kazakh Agrotechnical Research University

Master of Science

Department of Heat Power Engineering

Посилання

  1. Cumulative installed capacity of wind power worldwide in 2023, by country (in megawatts). Available at: https://www.statista.com/statistics/217522/cumulative-installed-capacity-of-wind-power-worldwide/
  2. de Falani, S. Y. A., González, M. O. A., Barreto, F. M., de Toledo, J. C., Torkomian, A. L. V. (2020). Trends in the technological development of wind energy generation. International Journal of Technology Management & Sustainable Development, 19 (1), 43–68. https://doi.org/10.1386/tmsd_00015_1
  3. Spiru, P., Lizica-Simona, P. (2018). Technical and economical analysis of a PV/wind/diesel hybrid power system for a remote area. Energy Procedia, 147, 343–350. https://doi.org/10.1016/j.egypro.2018.07.102
  4. Naughton, B., Houchens, B., Summerville, B., Jimenez, T., Preus, R., Reen, D. et al. (2022). Design Guidelines for Deployable Wind Turbines for Defense and Disaster Response Missions. Journal of Physics: Conference Series, 2265 (4), 042074. https://doi.org/10.1088/1742-6596/2265/4/042074
  5. Antonio, J., Summerville, B. (2022). Design Innovations for Deployable Wind Turbines. The Military Engineer. NREL-JA-7A40-79197. Available at: https://www.osti.gov/biblio/1859738
  6. Anuraj, U., Hameed, S. H. I., Rajakaruna, R. M. D. A., Ktdys, P., Madhuwantha, W. K. D. C. D. (2022). Conceptualizing a Design and Prototyping Method for a Reconfigurable and Portable Archimedes Spiral Wind Turbine. 2022 7th International Conference on Environment Friendly Energies and Applications (EFEA). https://doi.org/10.1109/efea56675.2022.10063804
  7. Nguyen, L., Metzger, M. (2017). Optimization of a vertical axis wind turbine for application in an urban/suburban area. Journal of Renewable and Sustainable Energy, 9 (4). https://doi.org/10.1063/1.4994574
  8. Mussilimov, K. (2019). Automation of the wind energy complex based on the Bolotov rotary turbine (WRTB). Information Technologies, Management and Society.
  9. Bolotov, A. V. (2014). Energy saving: strategy, tactics and technologies. Bulletin of the National. Eng. Academy of the Republic of Kazakhstan, 2 (52), 73–79.
  10. Adilbekov, E. K. et al. (2018). Utility Model Patent No. 3631 Republic of Kazakhstan. Mobile sectional module of wind generators. declareted: 05.11.2018; published: 02.08.2019.
  11. Adilbekov, E. K., Gruzin, V. V., Berdibekov, A. T., Dolya, A. V. (2023). Utility Model Patent No. 8021 of the Republic of Kazakhstan. published: 04.28.2023.
  12. Bezrukikh, P. P., Bezrukikh, P. P. (ml.), Gribkov, S. V. (2014). Vetroenergetika [Wind Energy]. Moscow: Intekhenergoizdat, Teploenergetik, 304.
  13. Simic, Z., Havelka, J. G., Bozicevic Vrhovcak, M. (2013). Small wind turbines – A unique segment of the wind power market. Renewable Energy, 50, 1027–1036. https://doi.org/10.1016/j.renene.2012.08.038
  14. Alqurashi, F., Mohamed, M. H. (2020). Aerodynamic Forces Affecting the H-Rotor Darrieus Wind Turbine. Modelling and Simulation in Engineering, 2020, 1–15. https://doi.org/10.1155/2020/1368369
  15. Wood, D. H. (2014). Ideal wind turbine performance at very low tip speed ratio. Journal of Renewable and Sustainable Energy, 6 (3). https://doi.org/10.1063/1.4879276
  16. Shepherd, W., Zhang, L. (2016). Electricity Generation Using Wind Power. World Scientific. https://doi.org/10.1142/9978
  17. Whittlesey, R. (2017). Vertical Axis Wind Turbines. Wind Energy Engineering, 185–202. https://doi.org/10.1016/b978-0-12-809451-8.00010-2
  18. Bhatia, S. C. (2014). Wind energy. Advanced Renewable Energy Systems, 184–222. https://doi.org/10.1016/b978-1-78242-269-3.50008-5
  19. Yahyaoui, I., Cantero, A. S. (2018). Modeling and Characterization of a Wind Turbine Emulator. Advances in Renewable Energies and Power Technologies, 491–508. https://doi.org/10.1016/b978-0-12-812959-3.00016-2
  20. Adefarati, T., Bansal, R. C. (2019). Energizing Renewable Energy Systems and Distribution Generation. Pathways to a Smarter Power System, 29–65. https://doi.org/10.1016/b978-0-08-102592-5.00002-8
  21. Habibi, H., Howard, I., Simani, S. (2019). Reliability improvement of wind turbine power generation using model-based fault detection and fault tolerant control: A review. Renewable Energy, 135, 877–896. https://doi.org/10.1016/j.renene.2018.12.066
  22. Wang, X., Niu, W., Gu, W. (2021). Applied Systems Theory: Wind Turbine Output Power Prediction based on Wind Energy Utilization Coefficient. International Journal of Circuits, Systems and Signal Processing, 15, 356–366. https://doi.org/10.46300/9106.2021.15.39
  23. Oleynikova, I., Lagoda, O., Isaiev, D. (2023). Testing the efficiency of the installation of basalt wind turbines with Onipko rotor. Creativitate. Tehnologie. Marketing, 4, 142–147. Available at: https://ibn.idsi.md/sites/default/files/imag_file/142-147_31.pdf
  24. He, X., Geng, H., Mu, G. (2021). Modeling of wind turbine generators for power system stability studies: A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 143, 110865. https://doi.org/10.1016/j.rser.2021.110865
  25. Arteaga-López, E., Ángeles-Camacho, C., Bañuelos-Ruedas, F. (2019). Advanced methodology for feasibility studies on building-mounted wind turbines installation in urban environment: Applying CFD analysis. Energy, 167, 181–188. https://doi.org/10.1016/j.energy.2018.10.191
  26. Bolotov, A. V., Bolotov, S. A., Bolotov, N. S. (2007). Pat. No. 2352809 RU. Bolotov's wind-driven electric plant. No. 2007133572/0; declareted: 07.09.2007; published: 20.04.2009.
  27. Kalimbetov, G. P., Atageldieva, L. Zh. (2016). Relevance of the development of the use of alternative energy sources in Kazakhstan. Int. Journal of Applied and Fundamental Research, 8-4, 588–592.
  28. Bukala, J., Damaziak, K., Kroszczynski, K., Krzeszowiec, M., Malachowski, J. (2015). Investigation of parameters influencing the efficiency of small wind turbines. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 146, 29–38. https://doi.org/10.1016/j.jweia.2015.06.017
  29. Aubakirov, R. D., Virailo, A. O., Gavrilovich, E. V. (2016). Example of Calculation of Wind Power Plant Parameters for Low-Power Consumers. Molodoi Ucheny, 28, 4–6.
  30. Da Rosa, A. V., Ordóñez, J. C. (2021). Fundamentals of renewable energy processes. Academic Press. https://doi.org/10.1016/c2015-0-05615-5
  31. Bezrukikh, P. P. (2008). Use of wind energy. Moscow: Kolos Publ., 196.
  32. Gerling, D. (2015). Electrical Machines. In Mathematical Engineering. Springer Berlin Heidelberg. https://doi.org/10.1007/978-3-642-17584-8
  33. Solomin, E. V. (2011). Iterative optimization of parameters and operating modes of vertical-axial wind turbines. Bulletin of South Ural State University. Series: Energetika, 15 (232), 73–81.
  34. Patent for Invention No. 33214 Republic of Kazakhstan. Wind generator with magnetic blades (2017). declareted: 01.25.2017; published: 10.26.2018.
  35. Utility Model Patent No. 1955 Republic of Kazakhstan. Wind generator installed on a kite (2015). declareted: 12.21.2015; published: 12.30.2016.
  36. Innovative Patent No. 28006 Republic of Kazakhstan (2012). Wind generator installed on an air coil. declareted: 04.26.2012; published: 12.25.2013.
Розробка мобільної вітроенергетичної установки для енергопостачання військ

##submission.downloads##

Опубліковано

2024-06-28

Як цитувати

Adilbekov, E., Kabulov, B., Tugelbayeva, G., & Ybray, S. (2024). Розробка мобільної вітроенергетичної установки для енергопостачання військ. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3(8 (129), 16–32. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2024.305625

Номер

Том 3 № 8 (129) (2024): Енергозберігаючі технології та обладнання

Розділ

Енергозберігаючі технології та обладнання

Ліцензія

Авторське право (c) 2024 Erkin Adilbekov, Bolat Kabulov, Gulmira Tugelbayeva, Sultan Ybray

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.