Суржик Т. В. Науково-технічні засади підвищення енергетичної та техніко-економічної ефективності систем перетворювання енергії сонячного випромінювання

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.14.08 — перетворювання відновлюваних видів енергії. Інститут відновлюваної енергетики НАН України, Київ, 2021. Дисертацію присвячено актуальній науково-прикладній проблемі розроблення й удосконалення методів аналізу електротеплового стану фотобатарей, сонячних колекторів, фототермічних модулів і систем енергопостачання на їх основі, в яких відбуваються взаємопов’язані процеси різної фізичної природи, створено науково обґрунтовані технічні рішення і державні нормативно-технічні документи, які в комплексі забезпечують підвищення енергоефективності й надійності. Виконано аналіз електротеплового стану фотобатарей, сонячних колекторів і фототермічних модулів на основі електродинамічних моделей процесу поглинання сонячного випромінювання з використанням системи рівнянь Максвелла, перетворених до канонічної форми рівнянь гіперболічного й параболічного типу, і за методом комплексних амплітуд одержано дані щодо просторового розподілу інтенсивності сонячного випромінювання в процесі поглинання і просторового розподілу густини об’ємного тепловиділення, які свідчать про різко неоднорідний характер розподілу цих параметрів, а також залежних від них розподілів температури і температурних градієнтів. Ці результати дали змогу створити нові тепловідводи з композиційних матеріалів для фотобатарей і сонячних колекторів. За методологією І. Пригожина з урахуванням експериментальної залежності характеристик активних елементів, зокрема електричної провідності, від температури і просторових координат виконано аналіз умов нестійкості низки взаємопов’язаних процесів (теплових, електротеплових, термодифузійних тощо) стосовно можливості формування просторово неоднорідних структур і виникнення автоколивальних у часі режимів, які призводять до деградації характеристик функціональних матеріалів і відповідно до зменшення надійності й ресурсу базового обладнання. Для систем «фотобатарея-автономне навантаження» різного типу (активний опір, двигуни постійного струму тощо) з урахуванням нелінійності вольт-амперних характеристик визначено умови максимального використання електричної потужності фотобатарей у навантаженні. Одержані результати було використано для розроблення 18 державних стандартів України в галузі сонячної енергетики. Ключові слова: сонячна енергетика, процеси перетворювання енергії, системи сонячного енергопостачання.