Results of Scientific Research and Training of Specialists in Renewable Energy at the South Ural State University
Keywords:
degradation of solar modules, solar tracking system, small hydropower, renewable energy, educational process
Abstract
This article describes the history of establishing the educational discipline on renewable energy at the South Ural State University (national research university), including the development of dedicated laboratories and methodological support, and the features of the educational processes in undergraduate, graduate and postgraduate studies. The innovative teaching methods with using open on-line courses and virtual test benches are described. The project-oriented learning in the framework of master's programs opens the possibility to expand the learning boundaries and reach a high level of student research works with publishing the obtained results in high-ranked journals. The article shows the main scientific work areas, as well as the goals and objectives of establishing the international innovation center Alternative Energy and the shared research center Wind Energy. Some topics and results of research works on using renewable energy sources in heat and electricity generation processes, and ways to protect solar modules from overheating, contamination and degradation are presented. The further development of the research area involves establishing and using an educational center on the basis of the Porogi hydroelectric power station (HPS), which is among the oldest ones in Russia, that includes renewable energy facilities such as wind power plants, solar power plants, and a small hydroelectric power station. The further improvement of the educational process is seen in the development of educational programs for advanced training of elite personnel for distributed energy systems.
References
1. Шестаков А.Л., Кирпичникова И.М. Южно-Уральский государственный университет как стартовая площадки энергосберегающих технологий и использования возобновляемых источников энергии // Альтернативная энергетика и экология. 2010. № 1(81). С. 149—152.
2. Кирпичникова И.М. Развитие направления возобновляемой энергетики в учебном процессе Южно-Уральского государственного университета // Возобновляемая и малая энергетика — 2012: Сб. трудов IX Междунар. ежегодной конф., посвященной десятилетию образования Комитета ВИЭ РосСНИО». М.: Комитет ВИЭ РосСНИО, 2012. С. 61—66.
3. Лекториум [Офиц. сайт] www.lektorium.tv/mooc2/29772 (дата обращения 15.01.2022).
4. Лятхер В.М., Кирпичникова И.М., Соломин Е.В. Оптимизация профиля лопастей ортогональной ветроэнергетической установки // Вестник ЮУрГУ. Серия «Машиностроение». 2013. Т. 13. № 1. С. 112—118.
5. Лятхер В.М., Кирпичникова И.М., Соломин Е.В. Ортогональная сбалансированная ветроэнергетическая установка малой мощности // Там же. С. 63–69.
6. Kirpichnikova I.M. Sulamaa P. Renewable Energy Sources in Finland and Russia – a Review // Baltic Sea Policy Briefing [Электрон. ресурс] www.centrumbalticum.org/en/news/e-publications (дата обращения 15.01.2022).
7. Кирпичникова И.М., Соломин Е.В, Кривоспицкий В.П. Ветроэнергетические установки с вертикальной осью вращения // Известия Академии электротехнических наук РФ. 2010. № 1. С. 56—60.
8. Кирпичникова И.М., Мартьянов А.С., Соломин Е.В. Преобразование энергии в ветроэнергетических установках // Альтернативная энергетика и экология. 2010. № 1(81). С. 93—97.
9. Solomin E., Kirpichnikova I., Martyanov A. Simulation of a Generator for a Wind-power Unit // Russian Electrical Eng. 2013. V. 84. No. 10. Pp. 577—580.
10. Solomin E.V. e. a. Horizontal-axis Wind Turbine Weathervane Yaw Differential // Vestnik Samarskogo Gos. Tekhn. Un-ta. Seriya «Fiziko-Matematicheskie Nauki». 2021. V. 25. No. 2. Pp. 365—380.
11. Кирпичникова И.М. Разработки Южно-Уральского государственного университета в области использования возобновляемых источников энергии // Альтернативная энергетика и экология. 2014. № 5(145). С. 54—57.
12. Пат. № 201526 РФ. Голографическая пленка на основе призмаконов / Кирпичникова И.М., Махсумов И.Б., Сироткин Е.А. // Бюл. изобрет. 2020. № 36.
13. Kirpichnikova I.M., Sudhakar K., Makhsumov I.B., Martyanov A.S., Shanmuga Priya S. Thermal Model of a Photovoltaic Module with Heat-protective film // Case Studies in Thermal Engineering. 2022. V. 30. P. 101744.
14. Кирпичникова И.М., Шестакова В.В. Электрические свойства пыли и их влияние на работу солнечных модулей // Энергосбережение и водоподготовка. 2021. № 4(132). С. 10—14.
15. Кирпичникова И.М., Заварухин В.А. Деградация солнечных модулей. Виды, причины, методы диагностики модулей // Энергосбережение и водоподготовка. 2021. № 2(130). С. 37—43.
16. Pingel S. e. a. Potential Induced Degradation of Solar Cells and Panels // Proc. 35th IEEE Photovoltaic Specialists Conf. Honolulu, 2010, Pp. 002817—002822.
17. Sologubov А.Yu., Kirpichnikova I.M. Multivariable Control of Solar Battery Power by Extremum Seeking: Starting from Linear Analysis // Machines. 2019. V. 7(4). Pp. 64—96.
18. Сологубов А.Ю, Кирпичникова И.М. Обзор современных сенсорных технологий в системах слежения за Солнцем // Технический оппонент. 2019. № 1(2). С. 54—60.
19. Свидетельство о регистрации программы для ЭВМ № 2019665999 RU. Программа формирования двухпараметрических временных сеток для вычисления солнечной позиции и обработки угловых данных расчёта / Сологубов А.Ю., Кирпичникова И.М.
20. Пташкина-Гирина О.С., Гусева О.А. Оценка целесообразности электроснабжения от малых ГЭС // Вестник ИрГСХА. 2017. № 81(2). С. 105—111.
---
Для цитирования: Кирпичникова И.М., Заварухин В.А., Сологубов А.Ю., Шестакова В.В. Результаты научных исследований и подготовки специалистов по возобновляемой энергетике в Южно-Уральском государственном университете // Вестник МЭИ. 2022. № 4. С. 90—97. DOI: 10.24160/1993-6982-2022-4-90-97
#
1. Shestakov A.L., Kirpichnikova I.M. Yuzhno-Ural'skiy Gosudarstvennyy Universitet kak Startovaya Ploshchadki Energosberegayushchikh Tekhnologiy i Ispol'zovaniya Vozobnovlyaemykh Istochnikov Energii. Al'ternativnaya Energetika i Ekologiya. 2010;1(81):149—152. (in Russian).
2. Kirpichnikova I.M. Razvitie Napravleniya Vozobnovlyaemoy Energetiki V Uchebnom Protsesse Yuzhno-Ural'skogo Gosudarstvennogo Universiteta. Vozobnovlyaemaya i Malaya Energetika — 2012: Sb. Trudov IX Mezhdunar. Ezhegodnoy Konf., Posvyashchennoy Desyatiletiyu Obrazovaniya Komiteta VIE RosSNIO». M.: Komitet VIE RosSNIO, 2012:61—66. (in Russian).
3. Lektorium [Ofits. Sayt] www.lektorium.tv/mooc2/29772 (Data Obrashcheniya 15.01.2022). (in Russian).
4. Lyatkher V.M., Kirpichnikova I.M., Solomin E.V. Optimizatsiya Profilya Lopastey Ortogonal'noy Vetroenergeticheskoy Ustanovki. Vestnik YUUrGU. Seriya «Mashinostroenie». 2013;13;1:112—118. (in Russian).
5. Lyatkher V.M., Kirpichnikova I.M., Solomin E.V. Ortogonal'naya Sbalansirovannaya Vetroenergeticheskaya Ustanovka Maloy Moshchnosti. Tam zhe:63–69. (in Russian).
6. Kirpichnikova I.M. Sulamaa P. Renewable Energy Sources in Finland and Russia – a Review. Baltic Sea Policy Briefing [Elektron. Resurs] www.centrumbalticum.org/en/news/e-publications (Data Obrashcheniya 15.01.2022).
7. Kirpichnikova I.M., Solomin E.V, Krivospitskiy V.P. Vetroenergeticheskie Ustanovki s Vertikal'noy Os'yu Vrashcheniya. Izvestiya Akademii Elektrotekhnicheskikh Nauk RF. 2010;1:56—60. (in Russian).
8. Kirpichnikova I.M., Mart'yanov A.S., Solomin E.V. Preobrazovanie Energii v Vetroenergeticheskikh Ustanovkakh. Al'ternativnaya Energetika i Ekologiya. 2010;1(81):93—97. (in Russian).
9. Solomin E., Kirpichnikova I., Martyanov A. Simulation of a Generator for a Wind-power Unit. Russian Electrical Eng. 2013;84;10:577—580.
10. Solomin E.V. e. a. Horizontal-axis Wind Turbine Weathervane Yaw Differential. Vestnik Samarskogo Gos. Tekhn. Un-ta. Seriya «Fiziko-Matematicheskie Nauki». 2021;25;2:365—380. (in Russian).
11. Kirpichnikova I.M. Razrabotki Yuzhno-Ural'skogo Gosudarstvennogo Universiteta v Oblasti Ispol'zovaniya Vozobnovlyaemykh Istochnikov Energii. Al'ternativnaya Energetika i Ekologiya. 2014;5(145):54—57. (in Russian).
12. Pat;201526 RF. Golograficheskaya Plenka na osnove Prizmakonov. Kirpichnikova I.M., Makhsumov I.B., Sirotkin E.A. Byul. Izobret. 2020;36. (in Russian).
13. Kirpichnikova I.M., Sudhakar K., Makhsumov I.B., Martyanov A.S., Shanmuga Priya S. Thermal Model of a Photovoltaic Module with Heat-protective film. Case Studies in Thermal Engineering. 2022;30:101744.
14. Kirpichnikova I.M., Shestakova V.V. Elektricheskie Svoystva Pyli i Ikh Vliyanie na Rabotu Solnechnykh Moduley. Energosberezhenie i Vodopodgotovka. 2021;4(132):10—14. (in Russian).
15. Kirpichnikova I.M., Zavarukhin V.A. Degradatsiya Solnechnykh Moduley. Vidy, Prichiny, Metody Diagnostiki Moduley. Energosberezhenie i Vodopodgotovka. 2021;2(130):37—43. (in Russian).
16. Pingel S. e. a. Potential Induced Degradation of Solar Cells and Panels. Proc. 35th IEEE Photovoltaic Specialists Conf. Honolulu, 2010, Pp. 002817—002822.
17. Sologubov A.Yu., Kirpichnikova I.M. Multivariable Control of Solar Battery Power by Extremum Seeking: Starting from Linear Analysis. Machines. 2019. V. 7(4). Pp. 64—96.
18. Sologubov A.Yu, Kirpichnikova I.M. Obzor Sovremennykh Sensornykh Tekhnologiy v Sistemakh Slezheniya za Solntsem. Tekhnicheskiy Opponent. 2019;1(2):54—60. (in Russian).
19. Svidetel'stvo o Registratsii Programmy dlya EVM № 2019665999 RU. Programma Formirovaniya Dvukhparametricheskikh Vremennykh Setok dlya Vychisleniya Solnechnoy Pozitsii i Obrabotki Uglovykh Dannykh Rascheta. Sologubov A.Yu., Kirpichnikova I.M. (in Russian).
20. Ptashkina-Girina O.S., Guseva O.A. Otsenka Tselesoobraznosti Elektrosnabzheniya ot Malykh GES. Vestnik IrGSKHA. 2017;81(2):105—111. (in Russian).
---
For citation: Kirpichnikova I.M., Zavarukhin V.A., Sologubov A.Yu., Shestakova V.V. Results of Scientific Research and Training of Specialists in Renewable Energy at the South Ural State University. Bulletin of MPEI. 2022;4:90—97. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2022-4-90-97
2. Кирпичникова И.М. Развитие направления возобновляемой энергетики в учебном процессе Южно-Уральского государственного университета // Возобновляемая и малая энергетика — 2012: Сб. трудов IX Междунар. ежегодной конф., посвященной десятилетию образования Комитета ВИЭ РосСНИО». М.: Комитет ВИЭ РосСНИО, 2012. С. 61—66.
3. Лекториум [Офиц. сайт] www.lektorium.tv/mooc2/29772 (дата обращения 15.01.2022).
4. Лятхер В.М., Кирпичникова И.М., Соломин Е.В. Оптимизация профиля лопастей ортогональной ветроэнергетической установки // Вестник ЮУрГУ. Серия «Машиностроение». 2013. Т. 13. № 1. С. 112—118.
5. Лятхер В.М., Кирпичникова И.М., Соломин Е.В. Ортогональная сбалансированная ветроэнергетическая установка малой мощности // Там же. С. 63–69.
6. Kirpichnikova I.M. Sulamaa P. Renewable Energy Sources in Finland and Russia – a Review // Baltic Sea Policy Briefing [Электрон. ресурс] www.centrumbalticum.org/en/news/e-publications (дата обращения 15.01.2022).
7. Кирпичникова И.М., Соломин Е.В, Кривоспицкий В.П. Ветроэнергетические установки с вертикальной осью вращения // Известия Академии электротехнических наук РФ. 2010. № 1. С. 56—60.
8. Кирпичникова И.М., Мартьянов А.С., Соломин Е.В. Преобразование энергии в ветроэнергетических установках // Альтернативная энергетика и экология. 2010. № 1(81). С. 93—97.
9. Solomin E., Kirpichnikova I., Martyanov A. Simulation of a Generator for a Wind-power Unit // Russian Electrical Eng. 2013. V. 84. No. 10. Pp. 577—580.
10. Solomin E.V. e. a. Horizontal-axis Wind Turbine Weathervane Yaw Differential // Vestnik Samarskogo Gos. Tekhn. Un-ta. Seriya «Fiziko-Matematicheskie Nauki». 2021. V. 25. No. 2. Pp. 365—380.
11. Кирпичникова И.М. Разработки Южно-Уральского государственного университета в области использования возобновляемых источников энергии // Альтернативная энергетика и экология. 2014. № 5(145). С. 54—57.
12. Пат. № 201526 РФ. Голографическая пленка на основе призмаконов / Кирпичникова И.М., Махсумов И.Б., Сироткин Е.А. // Бюл. изобрет. 2020. № 36.
13. Kirpichnikova I.M., Sudhakar K., Makhsumov I.B., Martyanov A.S., Shanmuga Priya S. Thermal Model of a Photovoltaic Module with Heat-protective film // Case Studies in Thermal Engineering. 2022. V. 30. P. 101744.
14. Кирпичникова И.М., Шестакова В.В. Электрические свойства пыли и их влияние на работу солнечных модулей // Энергосбережение и водоподготовка. 2021. № 4(132). С. 10—14.
15. Кирпичникова И.М., Заварухин В.А. Деградация солнечных модулей. Виды, причины, методы диагностики модулей // Энергосбережение и водоподготовка. 2021. № 2(130). С. 37—43.
16. Pingel S. e. a. Potential Induced Degradation of Solar Cells and Panels // Proc. 35th IEEE Photovoltaic Specialists Conf. Honolulu, 2010, Pp. 002817—002822.
17. Sologubov А.Yu., Kirpichnikova I.M. Multivariable Control of Solar Battery Power by Extremum Seeking: Starting from Linear Analysis // Machines. 2019. V. 7(4). Pp. 64—96.
18. Сологубов А.Ю, Кирпичникова И.М. Обзор современных сенсорных технологий в системах слежения за Солнцем // Технический оппонент. 2019. № 1(2). С. 54—60.
19. Свидетельство о регистрации программы для ЭВМ № 2019665999 RU. Программа формирования двухпараметрических временных сеток для вычисления солнечной позиции и обработки угловых данных расчёта / Сологубов А.Ю., Кирпичникова И.М.
20. Пташкина-Гирина О.С., Гусева О.А. Оценка целесообразности электроснабжения от малых ГЭС // Вестник ИрГСХА. 2017. № 81(2). С. 105—111.
---
Для цитирования: Кирпичникова И.М., Заварухин В.А., Сологубов А.Ю., Шестакова В.В. Результаты научных исследований и подготовки специалистов по возобновляемой энергетике в Южно-Уральском государственном университете // Вестник МЭИ. 2022. № 4. С. 90—97. DOI: 10.24160/1993-6982-2022-4-90-97
#
1. Shestakov A.L., Kirpichnikova I.M. Yuzhno-Ural'skiy Gosudarstvennyy Universitet kak Startovaya Ploshchadki Energosberegayushchikh Tekhnologiy i Ispol'zovaniya Vozobnovlyaemykh Istochnikov Energii. Al'ternativnaya Energetika i Ekologiya. 2010;1(81):149—152. (in Russian).
2. Kirpichnikova I.M. Razvitie Napravleniya Vozobnovlyaemoy Energetiki V Uchebnom Protsesse Yuzhno-Ural'skogo Gosudarstvennogo Universiteta. Vozobnovlyaemaya i Malaya Energetika — 2012: Sb. Trudov IX Mezhdunar. Ezhegodnoy Konf., Posvyashchennoy Desyatiletiyu Obrazovaniya Komiteta VIE RosSNIO». M.: Komitet VIE RosSNIO, 2012:61—66. (in Russian).
3. Lektorium [Ofits. Sayt] www.lektorium.tv/mooc2/29772 (Data Obrashcheniya 15.01.2022). (in Russian).
4. Lyatkher V.M., Kirpichnikova I.M., Solomin E.V. Optimizatsiya Profilya Lopastey Ortogonal'noy Vetroenergeticheskoy Ustanovki. Vestnik YUUrGU. Seriya «Mashinostroenie». 2013;13;1:112—118. (in Russian).
5. Lyatkher V.M., Kirpichnikova I.M., Solomin E.V. Ortogonal'naya Sbalansirovannaya Vetroenergeticheskaya Ustanovka Maloy Moshchnosti. Tam zhe:63–69. (in Russian).
6. Kirpichnikova I.M. Sulamaa P. Renewable Energy Sources in Finland and Russia – a Review. Baltic Sea Policy Briefing [Elektron. Resurs] www.centrumbalticum.org/en/news/e-publications (Data Obrashcheniya 15.01.2022).
7. Kirpichnikova I.M., Solomin E.V, Krivospitskiy V.P. Vetroenergeticheskie Ustanovki s Vertikal'noy Os'yu Vrashcheniya. Izvestiya Akademii Elektrotekhnicheskikh Nauk RF. 2010;1:56—60. (in Russian).
8. Kirpichnikova I.M., Mart'yanov A.S., Solomin E.V. Preobrazovanie Energii v Vetroenergeticheskikh Ustanovkakh. Al'ternativnaya Energetika i Ekologiya. 2010;1(81):93—97. (in Russian).
9. Solomin E., Kirpichnikova I., Martyanov A. Simulation of a Generator for a Wind-power Unit. Russian Electrical Eng. 2013;84;10:577—580.
10. Solomin E.V. e. a. Horizontal-axis Wind Turbine Weathervane Yaw Differential. Vestnik Samarskogo Gos. Tekhn. Un-ta. Seriya «Fiziko-Matematicheskie Nauki». 2021;25;2:365—380. (in Russian).
11. Kirpichnikova I.M. Razrabotki Yuzhno-Ural'skogo Gosudarstvennogo Universiteta v Oblasti Ispol'zovaniya Vozobnovlyaemykh Istochnikov Energii. Al'ternativnaya Energetika i Ekologiya. 2014;5(145):54—57. (in Russian).
12. Pat;201526 RF. Golograficheskaya Plenka na osnove Prizmakonov. Kirpichnikova I.M., Makhsumov I.B., Sirotkin E.A. Byul. Izobret. 2020;36. (in Russian).
13. Kirpichnikova I.M., Sudhakar K., Makhsumov I.B., Martyanov A.S., Shanmuga Priya S. Thermal Model of a Photovoltaic Module with Heat-protective film. Case Studies in Thermal Engineering. 2022;30:101744.
14. Kirpichnikova I.M., Shestakova V.V. Elektricheskie Svoystva Pyli i Ikh Vliyanie na Rabotu Solnechnykh Moduley. Energosberezhenie i Vodopodgotovka. 2021;4(132):10—14. (in Russian).
15. Kirpichnikova I.M., Zavarukhin V.A. Degradatsiya Solnechnykh Moduley. Vidy, Prichiny, Metody Diagnostiki Moduley. Energosberezhenie i Vodopodgotovka. 2021;2(130):37—43. (in Russian).
16. Pingel S. e. a. Potential Induced Degradation of Solar Cells and Panels. Proc. 35th IEEE Photovoltaic Specialists Conf. Honolulu, 2010, Pp. 002817—002822.
17. Sologubov A.Yu., Kirpichnikova I.M. Multivariable Control of Solar Battery Power by Extremum Seeking: Starting from Linear Analysis. Machines. 2019. V. 7(4). Pp. 64—96.
18. Sologubov A.Yu, Kirpichnikova I.M. Obzor Sovremennykh Sensornykh Tekhnologiy v Sistemakh Slezheniya za Solntsem. Tekhnicheskiy Opponent. 2019;1(2):54—60. (in Russian).
19. Svidetel'stvo o Registratsii Programmy dlya EVM № 2019665999 RU. Programma Formirovaniya Dvukhparametricheskikh Vremennykh Setok dlya Vychisleniya Solnechnoy Pozitsii i Obrabotki Uglovykh Dannykh Rascheta. Sologubov A.Yu., Kirpichnikova I.M. (in Russian).
20. Ptashkina-Girina O.S., Guseva O.A. Otsenka Tselesoobraznosti Elektrosnabzheniya ot Malykh GES. Vestnik IrGSKHA. 2017;81(2):105—111. (in Russian).
---
For citation: Kirpichnikova I.M., Zavarukhin V.A., Sologubov A.Yu., Shestakova V.V. Results of Scientific Research and Training of Specialists in Renewable Energy at the South Ural State University. Bulletin of MPEI. 2022;4:90—97. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2022-4-90-97
Published
2022-01-31
Section
Renewable Energy Installations (05.14.08)
