Юные изобретатели из братской школы №18 одержали победу на международном инженерном чемпионате CASE-IN

Научному поиску возраст – не помеха! И порой случается, что школьники при некоторой поддержке могут заткнуть за пояс опытных изобретателей. Так, 11-классники братской школы №18 стали авторами прибора, не имеющего пока аналогов на мировом рынке оборудования для «зеленой энергетики». Их аппаратно-программный комплекс позволяет в 2,4 раза (!) увеличить КПД солнечных электростанций небольшой мощности, а потому является конкурентоспособным продуктом, нуждающимся в скорейшем запуске в массовое производство.

Как рассказала декан факультета энергетики и автоматики Братского госуниверситета Татьяна Яковкина, преподавательский состав ВУЗа уже более 6 лет успешно сотрудничает с увлеченными наукой школьниками. 11-классники школы №18 Ариана Яковкина и Виктор Мазур, одержавшие победу на международном инженерном чемпионате CASE-IN, работали над своим проектом в студенческом конструкторском бюро «Северная звезда» под руководством доцента кафедры энергетики Анатолия Струмеляка.

Юные изобретатели выбрали тему исследований сами, и всего за 3 месяца сумели буквально с нуля изготовить работоспособный аппаратно-программный комплекс для апробации алгоритмов поиска точки максимальной мощности фотоэлектрических преобразователей «ЕРА». Суть проблемы, которую удалось решить школьникам, в том, что точка максимальной мощности на фотоэлементах постоянно меняется в зависимости от положения солнца на небосклоне, уровня освещенности, температуры воздуха и прочих факторов. И новый контроллер позволяет отслеживать ее перемещение, увеличивая, тем самым, мощность электростанции. Разработка прошла успешные испытания на солнечной электростанции университетской базы на острова Бурнина.

- Такие контроллеры существуют, но они сделаны для электростанций большой мощности. А вот это изобретение – оно для электростанций малой мощности, примерно до 500 Вт. То есть захотел человек установить солнечную электростанцию на дачном участке, в охотничьем зимовье, на турбазе – для него проблематично будет приобрести оборудование большой мощности. Или вот у нас в опытном лесхозе на острове Бурнина – туда нет возможности протянуть воздушную линию электроснабжения, поэтому там стоит солнечная электростанция малой мощности. Кроме того, контроллеры, которые существуют, не предусматривают наращивания мощности – после строительства электростанции расширить вы ее не сможете. А данная разработка позволяет это сделать. Достаточно установить еще пару солнечных панелей с фотоэлементами и подключить второй такой же контроллер – и все работает, - рассказала декан факультета энергетики и автоматики. - Но самое главное – контроллер позволяет выжать максимум возможного из солнечных панелей. Сейчас солнечных электростанций в продаже достаточно много, но специалисты бьются над тем, чтобы повысить их КПД – он очень маленький. 20% заявляют производители, но на самом деле он не превышает 16%. И если снять имеющийся контроллер с действующей солнечной электростанции и установить наш, то можно, как показали испытания, получить в 2,4 раза больше электроэнергии с тех же панелей. Кроме того, он изготовлен на относительно дешевой отечественной элементной базе. И в саму программу была внесена модификация алгоритмов, они внесли в нее свое видение.

По словам Татьяны Яковкиной, себестоимость разработки юных изобретателей составляет около 1200 рублей. Это несколько больше, чем стоит приобретенный для эксперимента китайский контроллер (около 10 долларов), однако срок окупаемости у новинки значительно меньше. Стоит отметить, что в России подобное оборудование не производится.

Декан факультета энергетики и автоматики БрГУ рассказала, что несколько лет назад ребята из школы №18 участвовали во Всероссийском конкурсе «Проектория» и побывали с экскурсией в студенческом конструкторском бюро БрГУ. Их потряс уровень оснащенности и развития лабораторной базы, обилие всевозможных станков и прочего оборудования - и школьники «загорелись». Их пригласили поработать на базе университета. Так началась «интерактивная профориентация» старшеклассников. А сегодня некоторые школьники наравне со студентами участвуют в конкурсах со своими разработками, имеющими прикладное значение.

- Руководитель студенческого конструкторского бюро «Северная звезда» Анатолий Струмеляк - очень открытый человек, он любит работать и со студентами, и со школьниками, главное, чтобы они были увлечены научным поиском, сами рвались, стремились и не нуждались в понуканиях. Начинали мы с того, что где-то совместно со студентами, где-то самостоятельно школьники работали над своими проектами, а в этом году уже процентов на 95 они сами все делают, - рассказала Татьяна Яковкина. - Изготовление платы было буквально с нуля – купили стеклотекстолит, запрограммировали лазерный станок, он им нарисовал дорожки, потом они сами вытравливали химическими реагентами, паяли, собирали, подключили к солнечной батарее – она стоит на козырьке 1 корпуса университета для проведения испытаний, подключили компьютер, отладили, запрограммировали, посмотрели – работает. Поехали на остров Бурнина, подключили к действующей электростанции, посмотрели, как там работает, оформили проект, и как результат – 1 место!

Ариана и Виктор – или команда Filii Helios – заняли 2 место на Выставке научно-технических разработок «Энергия будущего», прошедшей в рамках Международной молодежной научной конференции «Тинчуринские чтения-2022 "Энергетика и цифровая трансформация"» на базе Казанского государственного энергетического университета. К сожалению, защищать проект в очном формате смогла лишь Ариана. Все-таки поездка в Казань – дело дорогостоящее.

А 6 мая братский АПК «ЕРА» был представлен компетентному жюри Международного инженерного чемпионата CASE-IN, и принес юным изобретателям победу в X сезоне Школьной лиги Международного инженерного чемпионата CASE-IN в номинации «Создание технического устройства».

- Если бы представители производства проявили интерес к этой разработке, которая могла бы принести пользу, в том числе, России, мы были бы рады сотрудничать или продать идею, - говорит Татьяна Яковкина. – Потому что в прошлом году мы проводили расчеты для заповедника «Агульское озеро», расположенного в Нижнеудинском районе. Там стоит кордон, который обеспечивают электроэнергией дизельные генераторы. Топливо для них доставляют на вьючных лошадях, потому что дороги нет, или на снегоходе зимой. Закончилось топливо – сотрудники без телефона, без компьютера, без всего. И вот мы им рассчитывали солнечную электростанцию малой мощности на 4 дома, и контроллер точки максимальной мощности пришелся бы там очень кстати. Таких примеров – масса, взять хотя бы наши заморские поселки в Братском районе - Наратай, Озерный и так далее, там тоже стоят дизельные генераторы, потому что тянуть воздушную линию дорого. Или вот небольшие турбазы на берегу Байкала, где идет развитие туризма. Рынок сбыта – шикарный, несмотря на дешевую энергию в Иркутской области!

Справка: CASE-IN − один из проектов президентской платформы «Россия - страна возможностей», международная система соревнований по решению инженерных кейсов среди школьников, студентов и молодых специалистов. Наблюдательный совет чемпионата возглавляет президент РФ Владимир Путин.