Interfax-Russia.ru — Иркутский политех запатентовал новый способ автономного освещения отдаленных территорий в морозы. Методика избавит от необходимости в прокладке электрокабеля.
Ученые Иркутского национального исследовательского технического университета (ИРНИТУ) создали устройство для автономного освещения отдаленных территорий при минусовых температурах. О том, как оно выглядит и функционирует, Interfax-Russia.ru рассказал руководитель группы разработчиков, доцент кафедры электрических станций, сетей и систем вуза Степан Тигунцев.
"Представьте себе конусную трубу высотой 7-8 метров и диаметром примерно 1 метр, пустотелую, с небольшими отверстиями в нижней ее части, которые обеспечивают приток холодного воздуха. По длине этой трубы расположены прозрачные экраны — отверстия, закрытые полиэкрилом. Через них солнце нагревает внутреннюю поверхность трубы, от которой в свою очередь нагревается воздух внутри конуса", — сообщил ученый.
Поток нагретого воздуха поднимается вверх и приводит в движение установленные там лопасти вентилятора, к которому присоединен вал мешалки, погруженный в теплоизолированную емкость с незамерзающей жидкостью.
"Перемешиваясь, жидкость будет нагреваться, а накопленное тепло с помощью термоэлектрических элементов, прикрепленных к стенке этой емкости, преобразовывать в электричество", — пояснил Тигунцев.
По его словам, полученной мощности хватит для того, чтобы, к примеру, всю ночь питать одну или несколько светодиодных лампочек (в зависимости от внешних условий — солнечной активности и силы ветра).
"Методика актуальна для освещения трасс, дорог, улиц и объектов, где отсутствует централизованное электроснабжение", — сказал он.
При этом, как отметил разработчик, использовать устройство лучше именно в холодное время года.
"Для работы термоэлектрического преобразователя важна разность температур — в частности, температуры нагретой жидкости и температуры окружающего воздуха (на улице)", — пояснил собеседник Interfax-Russia.ru.
По словам Тигунцева, срок службы таких устройств практически не ограничен, а себестоимость не превышает 30 тыс. рублей.
"Такие устройства могут вечно работать, ломаться там особо нечему, максимум — нужно будет периодически смазывать подшипники. Себестоимость будет, прежде всего, зависеть от материала, из которого изготовлена труба. Можно сделать пластмассовую, бетонную или металлическую трубу", — сказал доцент.
Вместе с тем, лампочку, запитанную от такого устройства, можно настроить на датчик движения или установить на трубе специальный датчик освещенности, по сигналу которого проем в теплоизолирующем экране емкости с жидкостью будет автоматически закрываться.
"Использование нашей методики — альтернатива прокладке электрических кабелей в отдаленных территориях. Она также помогает создавать устойчивые к аварийным ситуациям и технологическим сбоям системы освещения", — отметил Степан Тигунцев.
Ученые пока не успели протестировать свое изобретение "в полях", однако готовы это сделать, если будет такой запрос от потребителей.
"Если обратятся заинтересованные организации, я могу подключить к этой работе студентов, и они быстро соберут опытный образец. Но решение, конечно, еще нужно тестировать", — сказал ученый.
По его словам, разработчики уже получили патент на новый способ автономного освещения отдаленных территорий при отрицательной температуре окружающей среды.
Тигунцев также рассказал, что идея создать автономное устройство для освещения различных объектов в морозы родилась в 2021 году благодаря акселератору "Лаборатория энергетики".
"Перед нами стояла задача — организовать освещение участка дороги по плотине Братской ГЭС длиной 2 км. С одной стороны дороги насыпь — на ней технические нормы запрещают проводить какие-либо земляные работы, с другой стороны — проходит федеральный кабель, там тоже нельзя копать, так что обычные столбы для освещения там не поставишь. Мы предложили решение — установить арку, которая опирается на обе стороны дороги, и разработали систему креплений, чтобы она не упала", — рассказал он.
Всего для освещения этого участка дороги, по расчетам ученых, понадобится 40 таких арок. К каждой из них подсоединяется кабель системы электроснабжения, от которого запитывается лампочка на верху конструкции. Преимущество такой технологии, по словам ученого, заключается в том, что она не предполагает никаких земляных работ.
"Решение наше приняли, с ним мы заняли второе место на акселераторе, получили грант", — сказал он.
Позднее директор предприятия Евгений Стрелков направил письмо ректору ИРНИТУ Михаилу Корнякову, в котором указал, что перспективное решение учтут при модернизации участка автодороги, проходящей по плотине ГЭС.
Также, по его словам, конкурсное задание предусматривало разработку методики освещения участка автодороги с помощью альтернативных источников энергии. Тогда политехники и придумали вышеописанную технологию, правда, Братской ГЭС в силу избытка электроэнергии она не пригодилась.
Тем временем, ученые Института теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН (ИТПМ) предложили модернизировать систему уличного освещения и сделать опоры вдоль дорог светящимися.
"Мы решили добавить еще один компонент в процесс создания композитных опор — фотолюминесцентный порошок (люминофор), который состоит из алюмината стронция. Такой материал после воздействия на него дневного или искусственного освещения будет излучать свет в течение нескольких часов, тем самым будет виден в ночное время суток", — сообщила научный сотрудник ИТПМ Татьяна Брусенцева.
Композит состоит из высокопрочных волокон, связанных полимерной матрицей, при этом изготовление крупногабаритных изделий из фотолюминесцентных полимеров на основе эпоксидной смолы в научной литературе не встречается вовсе.
Фотолюминесцентный порошок может быть практически любого цвета, но его естественный цвет — зеленый, это неокрашенный люминофор, придающий максимальную яркость свечения.
Для создания полноценной композитной опоры в качестве основы добавляется стекловолокно.
С помощью ультразвука физики смешивают порошок, отвердитель и эпоксидную смолу, таким способом получаются прототипы для начальных испытаний.
Ученые планируют провести серию экспериментов, чтобы выявить оптимальное соотношение составляющих для достижения максимальных механических характеристик композита. Затем полученные материалы исследуют на интенсивность свечения.
"В будущем такой композит можно использовать и в качестве покрытия на уже установленные обычные столбы и бордюры. Ночью свет люминофора позволит задавать отчетливые границы проезжей части, что улучшит безопасность дорожного движения", — отмечается в статье издания СО РАН "Наука в Сибири".
