Қазақстанның көптеген өңірлеріне қыстың қатал болуы, төмен температура, қарлы боран және маусымдық температуралық ауытқулар тән. Мұндай жағдайлар жел энергетикалық қондырғыларының тұрақты жұмысына айтарлықтай әсер етеді. Жел турбиналарының қалақтарына мұздың жиналуы олардың аэродинамикалық қасиеттерін нашарлатып, энергия өндіру тиімділігін төмендетеді және жабдықтың механикалық бөліктеріне қосымша жүктеме түсіреді.

Жобаның негізгі мақсаты – қатал климат жағдайында жұмыс істейтін жел турбиналарының мұздануына қарсы тиімді техникалық және технологиялық шешім әзірлеу, сондай-ақ бірегей жылулық қорғаныс жүйесімен жабдықталған жел энергетикалық қондырғысының тәжірибелік үлгісін жасау және сынақтан өткізу.

Зерттеудің негізгі нысаны – тік айналу осі бар Дарье типіндегі жел турбинасы, соның ішінде тропоскин жүйесіндегі конструкция. Мұндай турбиналардың ерекшелігі – айналу кезінде қалақтарға әсер ететін ауа ағынының бұрышының үнемі өзгеріп отыруы. Осыған байланысты суық және қарлы жағдайда мұз қалақтардың жекелеген бөліктерінде ғана емес, олардың едәуір бетінде пайда болуы мүмкін.

Жобаның маңызды ерекшелігі – қалақтарды сыртқы жылыту жүйелеріне тәуелділікті азайтатын жаңа жылулық қорғаныс тәсілін қолдану. Ғалымдар жел турбинасы қалақтарының конструкциясындағы қуыс элементтерді жылы ауаның қозғалу арналары ретінде пайдалануды ұсынады.

Жобаның негізгі ғылыми идеясы айналып тұрған жел турбинасында пайда болатын орталықтан тепкіш күшті пайдалана отырып, жылы ауаның қалақтардың ішкі арналары арқылы табиғи қозғалысын қамтамасыз етуге негізделген. Бұл тәсіл жылуды қалақтардың бетіне тиімді жеткізуге және мұздың пайда болу қаупін төмендетуге мүмкіндік береді.

Зерттеу бірнеше өзара байланысты ғылыми және инженерлік бағыттарды қамтиды. Олардың қатарында теориялық модельдеу, аэродинамикалық есептеулер, жылуфизикалық талдау, есептеу сұйықтықтар динамикасы әдістері және тәжірибелік зерттеулер бар.

Жоба негізінде жел энергетикалық қондырғының тәжірибелік үлгісі әзірленеді. Ол үшін толық жобалау-конструкторлық құжаттама дайындалып, жел турбинасының негізгі конструкциялық элементтері жасалады. Тәжірибелік үлгі Қазақстанның күрт континенттік климат жағдайына бейімделген жел энергетикалық қондырғының жұмысын нақты жағдайда тексеруге мүмкіндік береді. Прототипті әзірлеу теориялық және компьютерлік модельдеу нәтижелерін тәжірибе жүзінде бағалаудың маңызды кезеңі болып табылады.

Жел турбинасы алдымен бақыланатын жағдайларда, кейін нақты климаттық ортада сыналады. Сынақтар барысында ғалымдар метеорологиялық көрсеткіштерді, қалақтардың температурасын, ауа ағынының жылдамдығын, жылу шығынын, діріл деңгейін және қондырғының энергия өндіру көрсеткіштерін өлшейді.

Алынған эксперименттік деректер теориялық модельдердің дұрыстығын тексеруге және жел турбинасының конструкциясын одан әрі жетілдіруге мүмкіндік береді. Зерттеушілер нақты климат жағдайындағы мұздану заңдылықтарын талдай отырып, жылулық қорғаныс жүйесінің тиімділігін бағалайды.

Әзірленіп жатқан технология шалғай және күрделі климат жағдайындағы өңірлерде жел энергетикалық қондырғыларды қолдану мүмкіндігін кеңейтуі мүмкін. Сенімді әрі энергияны тиімді пайдаланатын жел турбиналарын жасау Қазақстанның энергетикалық инфрақұрылымын әртараптандыруға ықпал етеді.