Научно-исследовательская и инновационная деятельность - 2022

ОТЧЕТ

Годовой отчет о научной и научно-организационной деятельности Центра инновационного развития науки и новых технологий НАНТ в 2022 году

Научно-исследовательская и инновационная деятельность

1.1 Основные результаты научных исследований

Проект: Разработка и создание инновационных гибридных систем и оборудования для производства электрической и тепловой энергии на основе возобновляемых источников энергии. РД № 0118 ТЖ 00911.

Руководитель проекта: академик НАНТ, доктор физико-математических наук Илолов М.И.

Научно-исследовательская работа продолжалась по нескольким направлениям. Найдены условия устойчивости некоторых классов обыкновенных и стохастических дифференциальных уравнений в смысле Улама-Хайерса. Представлена ​​классификация солнечных фотоэлектрических систем слежения и их характеристики в природных условиях Таджикистана. Исследована динамика электрической энергии и полезного тепла солнечного теплового фотоэлектрического устройства. Определены месячные экстремальные и средние значения температуры фотоэлектрического модуля и местной температуры воздуха (г. Худжанд). Изучена суточная и сезонная динамика тепловой энергии, запасенной в материалах фотоэлектрических модулей (ФЭМ), с учетом стохастической природы солнечного света и местного климата. Определено, что среднегодовое значение <T_max–T_mean> МФЭ составляет 200С. В зимний сезон <T_max-T_average> снижается до 150C. Установлено, что тепловая энергия, запасенная в материале, имеет низкий коэффициент корреляции (0,18) с электрической емкостью SFTU. Снижение выработки электроэнергии из-за повышения температуры модуля компенсируется выработкой тепловой энергии гибридной солнечной установки примерно на 1-2%. Запасенная энергия ΔWacq HFTU в полдень достигает 50 Вт·ч/м2 или 1,5% от суточной удельной суммы СИ. Суточная полезная тепловая энергия ТЭЦ составляет 2 кВт/м2. Типичное суточное количество СИ в октябре составляет около 3,5 кВтч/м2. Ежедневная выработка электроэнергии SFTU составляет 280 Вт·ч/м2, электрический КПД — около 8%. Общий электрический и тепловой КПД ТЭЦ составляет 58%.

Разработана технология моделирования композиционных покрытий, обеспечивающая необходимые характеристики для применения многослойных материалов; Выбран и обоснован основной материал для наружной оболочки и способ подготовки оболочки к ее установке.

Для определения продуктивности в южной части страны в условиях Кушониёнского (450 м над уровнем моря) и Дангаринского (600 м над уровнем моря) районов выращивалось 20 сортов топинамбура, в опытном участок Института ботаники, физиологии и генетики растений Национального института сельскохозяйственных наук (на высоте 840 м над уровнем моря).

Исследован вопрос дальнейшего развития отечественной науки и ее связь с разработкой новых технологий и инновационных материалов и их применением в производстве. Определено, что одним из важных условий дальнейшего развития инновационной науки в Республике Таджикистан является внедрение современных инновационных технологий в различные отрасли экономики страны.

Основным вопросом, который может напрямую способствовать развитию инновационной деятельности, является создание общенациональной системы поддержки инноваций, технологического развития и модернизации производства на основе новых научно-технических разработок, способных обеспечить переход экономики страны на инновационный уровень. инновационный путь развития.

Вышла в свет научно-популярная книга «Наука, технологии и инновации», в которой рассматривается роль науки, фундаментальных и прикладных научных исследований в получении знаний, преобразовании этих знаний в научные идеи, создании на основе этих идей технологий, преобразовании научных знаний и Технологии. Инновации и внедрение инновационных наукоемких товаров и услуг в экономику были изучены и исследованы.

Вышла в свет брошюра «Интеллектуальная собственность и ее особенности в научных исследованиях и разработках». В данной брошюре рассматривается интеллектуальная собственность как результат интеллектуальной деятельности человека и ее сущность в научных исследованиях и разработках, а также приводится информация об основных объектах интеллектуальной собственности.

Исследована динамика полезной электрической энергии солнечного фотоэлектрического устройства в переходный период зима-весна-лето. Пасмурная погода наблюдалась в конце зимы и начале весны, когда частота и продолжительность ясных солнечных дней были наименьшими. Для оценки полезной электроэнергии измерялась суточная выработка солнечного фотоэлектрического устройства. На основе базы данных измерений полезной электрической энергии от солнечных фотоэлектрических установок определены месячные коэффициенты прозрачности атмосферы и облачности для данной территории на период март-май 2022 года. Ежемесячная полезная выработка электроэнергии солнечной фотоэлектрической установкой площадью 1,8 м2 составляет 3356 кВтч в марте и 8847 кВтч в апреле. а в мае она составила 8556 кВт. Наибольшая выработка солнечной энергии составила 358 Вт·ч в марте и 381 Вт·ч в апреле. а в мае он составил 421 ЗСТ. Средняя суточная выработка солнечной фотоэлектрической установки в марте составила 108 Вт·ч, а в апреле — 295 Вт·ч. а в мае он составил 272 ЗСТ.

Проведено сравнение расчетных технических показателей накопителей солнечной энергии в виде водородного топлива. Известные технологии непрерывного цикла производства водородного топлива требуют непрерывного режима электролиза воды. Стохастический режим проникновения солнечного излучения создает необходимость разработки технологий накопления электроэнергии переменной емкости. Для этого используются аккумуляторные батареи и инверторы. В этом случае энергоэффективность устройства снижается в 2 раза. Демонстрационные установки электролиза воды мощностью 1-3 кВт предназначены для использования в промышленных электрических сетях.

Изучено произрастание топинамбура в различных районах и областях республики. Было показано, что рост растений зависит от высоты над уровнем моря.

Научно-исследовательская и инновационная деятельность – 2023

ОТЧЕТ

о научной и научно-организационной деятельности Центра инновационного развития науки и новых технологий НАНТ в 2023 году

Проект: «Исследование и разработка инновационных технологий производства электрической и тепловой энергии, сезонного энергообеспечения за счет возобновляемых источников энергии и предоставление рекомендаций по практическим аспектам их использования» РД № 0123TJ1513.

Руководитель проекта: академик НАНТ, доктор физико-математических наук Илолов М.И.

Научно-исследовательская и инновационная деятельность

1.1 Основные результаты научных исследований

В отчетный период продолжались исследования по теории стохастических дифференциальных уравнений и их приложениям. В частности, получены новые результаты для уравнений пористых сред. Важным примером таких сред является геотермальный резервуар со стохастическими характеристиками, такими как пористость, проницаемость, температура и давление. Часть результатов исследований была представлена ​​на 48-м Геотермальном симпозиуме в Стэнфорде (США), Восьмой международной конференции по стохастическим методам (ICSM-8) и Воронежской зимней школе математиков – 2023. Создана математическая модель динамики жидкости в трещиновато-пористой среде (на примере гидрогеотермальной системы Ходжа Оби Гарм). Условия разрешимости стохастических дифференциальных уравнений определялись с использованием дробного лапласиана и белого шума Балакришнана. (Илолов М., Рахматов Дж.Ш.).

Экспериментальными и теоретическими методами исследовано влияние двухвалентных ионов Mg2+, Zn2+, Cd2+ и Sr2+ на усиление интенсивности фотолюминесценции оксидного материала CaAl12O19, легированного ионами Mn4+. Все эти образцы были синтезированы методом твердофазных реакций, а их кристаллическая структура изучена с помощью рентгеновской дифракции. Значительное усиление интенсивности фотолюминесценции наблюдалось при добавлении Mg2+ и Zn2+ по сравнению с образцом CaAl12O19, легированным ионами Mn4+ (монодопированным). Результаты показали, что образцы, легированные ионами Cd2+ и Sr2+, не способствуют такому усилению интенсивности фотолюминесценции. Для выяснения механизма такого усиления фотолюминесценции при совместном легировании двухвалентными ионами было проведено исследование изменения локального окружения иона Mn4+ в CaAl12O19 как экспериментально с использованием аналитического метода ЭПР, так и теоретически с использованием расчетов теории функционала плотности. Спектры ЭПР демонстрируют существенные изменения при совместном легировании ионами Mg2+ и Zn2+, тогда как в спектрах образцов, легированных ионами Cd2+ и Sr2+, такой разницы не наблюдается. Расчеты в рамках теории функционала плотности и результаты измерений ЭПР показывают, что добавление ионов Mg2+ и Zn2+ существенно изменяет локальное окружение центрального иона Mn4+, тогда как влияние ионов Cd2+ и Sr2+ весьма мало. Изменения локального окружения центрального иона приводят к увеличению интенсивности фотолюминесценции. В заключение следует отметить, что выбор дополнительных двухвалентных ионов, которые занимают место иона Al3+ в структуре CaAl12O19, может быть осуществлен путем сравнения их ионного радиуса с ионом Al3+, и эти ионы влияют на локальное окружение центрального иона Mn4+ в CaAl12O19. структура, усиливающая интенсивность фотолюминесценции. (Илолов М., Курбаниён М.)

Разработка инновационных систем накопления энергии солнечного излучения в материалах ограждающих конструкций зданий и сооружений (стены, крыши, полы).

Рассчитаны физические параметры и температурные характеристики устройства - солнечного коллектора (СК) для хранения солнечной энергии. Воздушно-охлаждаемый СО был разработан на основе материалов исследований солнечного коллектора-панели (СКП). Площадь КУ составляет 3 м2, длина — 244 см, ширина — 122 см. Существует два способа установки ОУ на поверхности ограждающих конструкций (ОС): вертикальная установка ОУ по длине или по ширине. Пространство между окнами, над и под ними полностью застеклено КО. Элементы устройства: прозрачная крышка, радиатор, теплоизоляционный слой, устройства ввода и вывода тепла. Элементы размещены согласно описанию изобретения ЦПК по отоплению зданий и сооружений и первому патенту.

Технический эффект достигается за счет повышения уровня нагрева и улучшения теплоизоляции воздуховодов.

Проектная пиковая мощность ТЭЦ составляет 3 кВт, средняя мощность — 1...2 кВт в отопительный сезон с октября по апрель. Проектная тепловая эффективность СО составляет 66%.

Конструкция корпуса КО основана на антикоррозионных профилях для усиления элементов и установки КО на поверхность ЦМ. Для проверки работы ЦО был изготовлен масштабный макет.

Разработка автоматического средства управления (контроля) тепловой массой и микроклиматом зданий и сооружений. Прибор представляет собой устройство для измерения температуры, построенное на базе микрокомпьютера и имеющее блок памяти для записи результатов измерений. Прибор обеспечивает непрерывную регистрацию изменений температуры на поверхностях стен здания, а также температуры воздуха внутри и снаружи здания. Зарегистрированные данные о температуре поверхностей здания используются для определения средней интегральной объемной температуры стены здания T_инт. Суточная динамика T_инт используется для определения запасенной энергии стены и управления тепловой массой здания, обеспечивая экономию энергии при отоплении здания. Датчик температуры воздуха используется для управления мощностью системы отопления здания, подключения и отключения оборудования.

Разработана схема соединений элементов устройства управления. Рассчитаны технические параметры элементов устройства управления. Разработано микрокомпьютерное программное обеспечение управляющего устройства. Подготовлен экспериментальный образец устройства для проведения испытаний, настройки программного обеспечения и определения режимов работы.

Продолжаются исследования ресурсной базы, возможностей и практики использования возобновляемых источников энергии в Таджикистане. На базе НПО «Хакими» ниже по течению от Нурекской ГЭС построен макет плавучей солнечной установки для эксплуатации в рыбоводном ручье в ущелье Каратаг. Устройство создано и уже находится в исследовательском центре, где ведутся экспериментальные работы по уточнению электрических характеристик солнечного устройства; 400 Вт продолжается на плавучих понтонах; Разработана методика определения солнечных ресурсов по уровню воды в районе Нурекской и Бойгозинской ГЭС.

Продолжаются исследования по теме «Сезонная аккумулирование (сбор) электрической энергии от возобновляемых источников – солнца и энергии малых рек в условиях Таджикистана».

Ведутся исследования возможности использования прямых (автономных), гибридных и плавучих солнечных электростанций для совершенствования структуры генерирующих мощностей в электроэнергетической системе Таджикистана.

Продолжается подготовка к экспериментальным работам по испытанию основных параметров солнечных панелей мощностью 400 Вт на плавучих понтонах ниже по течению Нурекской ГЭС в районе комплекса гидротехнических сооружений Бойкози и ущелья Каратог на экспериментальной базе «Хакими».

Из анализа факторов, влияющих на экономическую эффективность, следует, что сдерживающим фактором развития гидроэлектростанций (особенно солнечных электростанций) является их высокая стоимость монтажа и низкая эффективность. Но, несмотря на все недостатки солнечных электростанций и существующие проблемы в их внедрении и развитии, МБЭ — единственный способ покрыть дефицит электроэнергии в будущем. Считается, что определение методов оценки экономической эффективности солнечных электростанций (с учетом условий и законодательства Республики Таджикистан), применение «зеленых тарифов» и налоговых льгот обеспечит быстрое развитие возобновляемой энергетики.

Анализ эффективности солнечных панелей показал, что на сегодняшний день наиболее эффективными считаются монокристаллические панели, но в то же время они являются и самыми дорогими. При недостатке солнечного света их эффективность существенно падает, и в таких условиях более эффективны батареи солнечного типа. Кроме того, навесные солнечные панели считаются наименее дорогими.

Разработка методики расчета уплотнения грунтов плотин, возводимых нетрадиционным методом направленного взрывания.

Опытный образец поверхностной солнечной электростанции был построен в рыбоводческом бассейне на базе НПО «Хакими» и в нижнем бьефе Нурекской ГЭС.

По разработанной методике в первом квартале определялся объем запасов солнечной энергии на водной поверхности от нижнего бьефа Нурекского водохранилища до Сарбандского водохранилища.

Обсуждаются вопросы сравнительной экономической эффективности двух основных форм инвестирования в строительство малых ГЭС в условиях рыночной экономики — заемного и акционерного капитала. Определены условия, выведено общее уравнение эквивалентности для этих двух форм и представлены конкретные расчеты.