Система заряжания электротранспорта от возобновляемых источников энергии

По состоянию на февраль 2020 года по данным Министерства инфраструктуры в Украине зарегистрировано почти 20 тысяч электрокаров. За последние два года доля электромобилей увеличилась на 300%. Кроме электромобилей, все большую популярность среди населения Украины приобретают и другие виды электротранспорта: электровелосипеды, электросамокаты, моноциклы, электроскутеры и др., что в современных условиях распространения COVID-19 позволяет их владельцам минимизировать использование общественного транспорта и уменьшить контакт с другими людьми.

Параллельно с увеличением количества электрических транспортных средств растет потребность в развитии инфраструктуры зарядных станций. Рациональным направлением в данном ракурсе следует считать развитие зарядных станций электротранспорта различного назначения, которые как первичный генератор электроэнергии используют энергоустановки, преобразующие энергию возобновляемого источника в электрическую энергию. Реализация зарядных станций с использованием энергии солнечного излучения и ветра требует решения ряда вопросов, связанных с установлением технических условий зарядных станций данного типа, математического описания процессов преобразования и аккумулирования энергии с учетом специфики процесса зарядки электромобиля и требует проведение новых поисковых работ.

Первые исследования на кафедре возобновляемых источников энергии КПИ им. Игоря Сикорского по применению энергии солнечного излучения для зарядки электромобилей были проведены в 2008-2009 годах в рамках выполнения НИР "Разработка системы электропривода и зарядки аккумуляторных батарей электромобиля от возобновляемых источников энергии". В результате был создан опытный образец гибридного экомобиля, в котором сочеталось два типа двигателей: классический дизельный двигатель внутреннего сгорания и электродвигатель, который использовал электрическую энергию от аккумуляторных батарей. При реализации этой разработки было создано зарядное устройство аккумуляторных батарей от фотоэлектрических панелей, размещенных на крыше гибридного экомобиля, что позволяло реализовывать подзаряд АБ как при движении в светлое время суток, так и во время стоянки на остановке открытого типа. В итоге реализации данной работы удалось совместить несколько возобновляемых источников, а именно энергию солнечного излучения и энергию биомассы, из которой производят биодизель, сжигаемого в дизельном ДВС.

В дальнейшем работы по созданию зарядных устройств от ВИЭ были продолжены. В частности, в рамках выполнения диссертационной работы В.И.Будька "Повышение эффективности процесса аккумулирования электрической энергии возобновляемых источников в автономных системах электропитания" было создано импульсное зарядное устройство АБ от фотоэлектрических батарей, который, в отличие от классического заряда, позволял проводить импульсный ускоренный заряд. Это дало возможность заряжать АБ от ВИЭ за значительно меньший промежуток времени по сравнению с классическими методами. Кроме того, предложенная технология позволяет реализовывать заряд АБ при интенсивности солнечного излучения менее 100 Вт / м2, что повышает эффективность использования энергии солнечного излучения и расширяет продолжительность функционирования системы "фотоэлектрическая батарея-аккумуляторная батарея" для северных регионов Украины до 30%.
Дальнейшие исследования в направлении создания зарядных устройств от ВИЭ отразились в создании опытного образца автономной системы электропитания, которая прошла испытания в полевых условиях и подготовлена ​​для дальнейшего внедрения. Предложенная система кроме зарядного устройства и фотоэлектрической установки содержит в своем составе буферную АБ, что позволяет сбалансировать выработку и потребление электрической энергии во времени независимо от графика поступления солнечного излучения.

Дальнейшая работа кафедры в направлении реализации современных зарядных станций направлена ​​на создание мультифункциональных как проводных, так и бесконтактных зарядных устройств и станций от возобновляемых источников энергии для различных видов электротранспорта.

С.А. Кудря, д.т.н., проф., чл.-кор. НАН Украины