Методика расчёта запаса хода электромоторной лодки на солнечной энергии

Abstract

Актуальность: необходимость внедрения альтернативных источников энергии и электрификации транспортных средств, используемых для обеспечения транспортной доступности местонахождения природных ресурсов. Данный подход обеспечит транспортную доступность к закрытым природоохранным зонам, в которых запрещено движение транспорта с двигателями внутреннего сгорания. Кроме отсутствия выборов СО2, решаются такие проблемы, как высокий уровень шума, а также проблемы малой самодостаточности за счёт зависимости от заправочных станций. Цель: расчёт генерируемой фотоэлементами электроэнергии исходя из показателей инсоляции для выбранной широты местности и определение непрерывного времени движения лодки на электротяге с использованием солнечных панелей для применения в исследовательских работах. Объект: электромоторная лодка, построенная студенческой командой в рамках дисциплины «Проектная деятельность» Московского политехнического университета, используемая в качестве спортинвентаря для участия в соревнованиях, а также для проведения испытаний в различных областях науки. Методика: расчёт электроэнергии, получаемой от солнечной батареи лодки, исходя из открытых статистических данных инсоляции и последующая аппроксимация результатов относительно условного угла, зависящего от времени светового дня рассматриваемой широты; составление уравнения энергетического баланса всех источников и потребителей электроэнергии на борту лодки; решение уравнения графо-аналитическим методом. Результаты. Предложен метод расчёта времени движения электромоторной лодки с солнечными панелями на борту в качестве дополнительного источника электроэнергии. Получен аппроксимационный график генерируемой солнечными панелями электроэнергии для широты Томска. По итогам работы было рассчитано время движения лодки в летний день со скоростью 7 км/ч. Результаты исследования могут быть применены для расчётов энергобаланса судов, а также плавучих автономных платформ, обладающих самодостаточностью и необходимых для исследований, добычи и транспортировки георесурсов из закрытых природохраняемых зон

Relevance. The need to shift the focus to renewable energy sources and increase the usage of the electric vehicles. This gives us the access to the areas where conventional combustion engines are forbidden. The goal is not only reducing CO2 emissions, but it is necessary as well to increase the autonomy of vehicles and their independence from infrastructure. Aim. To calculate the power generated by photovoltaic panels based on the insolation of the area of Tomsk, Russia, to define the efficiency of electrically driven research boat powered by the solar energy. Subject. An electrically driven motorboat, built by a student team according to the "Project Activity" training program at Moscow Polytechnical University. Methodology. Calculation using empirically and experimental data and the data from the open source. Results. We have defined the method for calculating the running time of the electrically driven solar powered boat. We obtained as well an approximate amount of the electrical power generated by the solar panels for the area of Tomsk in summer. As a result, we calculated the boat running time for a summer day at a speed of 7 km/h. This method can be used for the calculation of the energy balance of infrastructure-independent vessels, as well as floating autonomous platforms for research, mining, and transportation at restricted areas