Система заряджання електротранспорту від відновлюваних джерел енергії

Станом на лютий 2020 року за даними Міністерства інфраструктури в Україні зареєстровано майже 20 тисяч електрокарів. За останні два роки частка електромобілів збільшилась на 300%. Крім електромобілів, усе більшої популярності серед населення України набувають й інші види електротранспорту: електровелосипеди, електросамокати, моноцикли, електроскутери та ін., що в сучасних умовах поширення COVID-19 дозволяє їх власникам мінімізувати використання громадського транспорту та зменшити контакт з іншими людьми.

Паралельно зі збільшенням кількості електричних транспортних засобів зростає потреба в розбудові інфраструктури зарядних станцій. Раціональним напрямом у даному ракурсі слід вбачати розвиток зарядних станцій електротранспорту різного призначення, які як первинний генератор електроенергії використовують енергоустановки, що перетворюють енергію відновлюваного джерела в електричну енергію. Реалізація зарядних станцій з використанням енергії сонячного випромінювання та вітру вимагає вирішення низки питань, пов'язаних із встановленням технічних умов зарядних станцій даного типу, математичного описання процесів перетворення та акумулювання енергії з урахуванням специфіки процесу зарядження електромобіля і вимагає проведення нових пошукових робіт.

Перші дослідження на кафедрі відновлюваних джерел енергії КПІ ім. Ігоря Сікорського по застосуванню енергії сонячного випромінювання для зарядження електромобілів були проведені у 2008-2009 роках у рамках виконання НДР "Розробка системи електроприводу та зарядження акумуляторних батарей електромобіля від відновлюваних джерел енергії". В результаті було створено дослідний зразок гібридного екомобіля, в якому поєднувалось два типи двигунів: класичний дизельний двигун внутрішнього згоряння та електричний двигун, що використовував електричну енергію від акумуляторних батарей. При реалізації цієї розробки було створено зарядний пристрій акумуляторних батарей від фотоелектричних панелей, розміщених на даху гібридного екомобіля, що дозволяло реалізовувати підзаряд АБ як під час руху в світлий період доби, так і під час стоянки на зупинці відкритого типу. В підсумку реалізації даної роботи вдалося поєднати декілька відновлюваних джерел, а саме енергію сонячного випромінювання та енергію біомаси, з якої виробляють біодизель, що спалюється в дизельному ДВЗ.

У подальшому роботи зі створення зарядних пристроїв від ВДЕ були продовжені. Зокрема, в рамках виконання дисертаційної роботи В.І.Будька "Підвищення ефективності процесу акумулювання електричної енергії відновлюваних джерел в автономних системах електроживлення" було створено імпульсний зарядний пристрій АБ від фотоелектричних батарей, який, на відміну від класичного заряду, дозволяв проводити імпульсний прискорений заряд. Це дало можливість заряджати АБ від ВДЕ за значно менший проміжок часу порівняно з класичними методами. Крім того, запропонована розробка дозволяє реалізовувати зарядження АБ при інтенсивності сонячного випромінювання менше 100 Вт/м2, що підвищує ефективність використання енергії сонячного випромінювання та розширює тривалість функціонування системи "фотоелектрична батарея-акумуляторна батарея" для північних регіонів України до 30%.

Подальші дослідження в напрямку створення зарядних пристроїв від ВДЕ відобразились у створенні дослідного зразка автономної системи електроживлення, яка пройшла випробування в польових умовах та підготовлена для подальшого впровадження. Запропонована система окрім зарядного пристрою та фотоелектричної установки містить в своєму складі буферну АБ, що дозволяє збалансувати виробіток та споживання електричної енергії в часі незалежно від графіку надходження сонячного випромінювання.

Подальша робота кафедри в напрямі реалізації сучасних зарядних станцій спрямована на створення мультифункціональних як провідних, так і безконтактних зарядних пристроїв та станцій від відновлюваних джерел енергії для різних видів електротранспорту.

С.О. Кудря, д.т.н., проф., чл.-кор. НАН України