kaz44Вестник Университета Шакарима. Серия технические наукиBulletin of Shakarim University. Technical Sciences2788-79953006-0524«Шәкәрім университеті» КеАҚ10.53360/2788-7995-2026-1(21)-64kaz44-2396Research ArticleТЕХНИЧЕСКАЯ ФИЗИКА И ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКАЛОКАЛЬНАЯ ФРАКТАЛЬНАЯ СОЛНЕЧНАЯ ТЕПЛОВАЯ СТАНЦИЯLOCAL FRACTAL SOLAR THERMAL POWER STATIONhttps://orcid.org/0000-0002-6437-6600РустамовН. Т.RustamovN. T.

Насим Тулегенович Рустамов – доктор технических наук, старший преподаватель 

160400, г. Туркестан, ул. Б.Саттарханова 29

Nassim Rustamov Tulegenovich – Doctor of Technical Sciences, Senior Lecturer 

160400, Turkistan, st.Sattarhanov, 29

nasim52@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-0949-1443МеирбековаО. Д.MeirbekovaO. D.

Оксана Даировна Меирбекова – старший преподаватель 

160400, г. Туркестан, ул. Б.Саттарханова 29

Oxana Dairovna Meirbekova – Senior Lecturer 

160400, Turkistan, st.Sattarhanov, 29

oksana_120183@mail.ruhttps://orcid.org/0009-0008-3243-7342МухамеджановН. Б.MukhamedzhanovN. B.

Нуридин Бахтиярович Мухамеджанов – старший преподаватель 

160400, г. Туркестан, ул. Б.Саттарханова 29

Nuridin Baktiyarovich Mukhamejanov – senior lecturer 

160400, Turkistan, st.Sattarhanov, 29

nuridin.mukhamejanov@ayu.edu.kzhttps://orcid.org/0000-0001-6954-8259БергузиновА. Н.BerguzinovA. N.

Асхат Нурланович Бергузинов – PhD, профессор 

140000 г. Павлодар, ул. Ломова, 64

Askhat Nurlanovich Berguzinov – PhD, Professor 

140000, Pavlodar, st.Lomov, 64

askhat_berguzinov@mail.ruМеждународный казахско-турецкий университет имени Ходжи Ахмеда ЯсавиКазахстанAkhmet Yassawi International Kazakh-Turkish UniversityKazakhstanТорайгыров университетКазахстанToraighyrov UniversityKazakhstan20262505202611(21)589597Copyright © Рустамов Н.Т., Меирбекова О.Д., Мухамеджанов Н.Б., Бергузинов А.Н., 20262026Рустамов Н.Т., Меирбекова О.Д., Мухамеджанов Н.Б., Бергузинов А.Н.Rustamov N.T., Meirbekova O.D., Mukhamedzhanov N.B., Berguzinov A.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://tech.vestnik.shakarim.kz/jour/article/view/2396

В данной работе предлагается новый тип фрактальной солнечной тепловой станции (ФСТС), основанной на использовании фрактального солнечного коллектора с модульной архитектурой. Разрабатываемая ФСТС ориентирована на обеспечение локальных потребителей тепловой энергией в автономных и удалённых районах, а также для объектов с ограниченной площадью размещения. Особенностью конструкции является применение фрактальных абсорберов, конфигурация которых позволяет не только эффективно поглощать прямую солнечную радиацию, но и использовать отражённые солнечные лучи для дополнительной выработки электрической энергии. Для этого на тыльной стороне абсорберов размещаются фотоэлектрические элементы, преобразующие отражённое излучение в электричество. Отмечается, что комбинированное использование фрактального коллектора для одновременной генерации тепловой и электрической энергии повышает общую эффективность использования солнечной инсоляции и способствует увеличению энергетической плотности установки. В статье проводится оценка коэффициента полезного действия ФСТС, рассматриваются энергетические потери, особенности теплового баланса и факторы, влияющие на эффективность преобразования энергии. Дополнительно перечисляются ключевые преимущества предлагаемой конструкции, такие как гибкость в установке, повышенная надежность и возможность масштабирования, а также указываются потенциальные недостатки, связанные с конструктивной сложностью и необходимостью точного расчёта геометрии фрактальных элементов.

This work proposes a new type of fractal solar thermal power station (FSTS) based on the use of a fractal solar collector with a modular architecture. The developed FSTS is aimed at supplying local consumers with thermal energy in autonomous and remote areas, as well as for facilities with limited installation space. A key feature of the design is the use of fractal absorbers, whose configuration allows not only efficient absorption of direct solar radiation but also the utilization of reflected sunlight for additional electricity generation. For this purpose, photovoltaic (PV) elements are placed on the rear side of the absorbers, converting the reflected radiation into electricity. The combined use of a fractal collector for simultaneous generation of thermal and electrical energy increases the overall efficiency of solar insolation utilization and contributes to higher energy density of the installation. The article evaluates the efficiency (coefficient of performance, COP) of the FSTS, examines energy losses, thermal balance characteristics, and factors affecting energy conversion efficiency. Additionally, the key advantages of the proposed design are outlined, including installation flexibility, enhanced reliability, and scalability, as well as potential disadvantages related to structural complexity and the need for precise calculation of the geometry of fractal elements.

Солнечная тепловая станцияфрактальный солнечный коллектортепловая и электрическая энергияабсорберапертурная площадьSolar thermal power stationfractal solar collectorthermal and electrical energyabsorberaperture areaReferencesКалинин В.Н. Солнечные тепловые электростанции: теория и практика / В.Н. Калинин, С.А. Иванов – М.: Энергоатомиздат, 2018. – 320 с.Kalinin V.N. Solnechnye teplovye ehlektrostantsii: teoriya i praktika / V.N. Kalinin, S.A. Ivanov – M.: Ehnergoatomizdat, 2018. – 320 s. (In Russian).Мартынов А.П. Фрактальные структуры в солнечных коллекторах и их эффективность / А.П. Мартынов, И.В. Петров // Вестник альтернативной энергетики. – 2020. – № 4. – С. 45-53.Martynov A.P. Fraktal'nye struktury v solnechnykh kollektorakh i ikh ehffektivnost' / A.P. Martynov, I.V. Petrov // Vestnik al'ternativnoi ehnergetiki. – 2020. – № 4. – S. 45-53. (In Russian).Duffie J.A. Solar Engineering of Thermal Processes / J.A. Duffie, W.A. Beckman – 4th ed. – Hoboken: Wiley, 2013. – 980 p.Duffie J.A. Solar Engineering of Thermal Processes / J.A. Duffie, W.A. Beckman – 4th ed. – Hoboken: Wiley, 2013. – 980 p. (In English).Zhang L. Hybrid PV/T solar collectors: Performance analysis and design optimization / L. Zhang, Q. Li, X. Wang // Renewable Energy. – 2019. – Vol. 133. – P. 1200-1215.Zhang L. Hybrid PV/T solar collectors: Performance analysis and design optimization / L. Zhang, Q. Li, X. Wang // Renewable Energy. – 2019. – Vol. 133. – P. 1200-1215. (In English).Ткачёв А.А. Солнечные гибридные энергетические системы: тепловые и электрические аспекты / А.А. Ткачев // Энергетическая эффективность. – 2021. – Т. 12, № 2. – С. 15-28.Tkachev A.A. Solnechnye gibridnye ehnergeticheskie sistemy: teplovye i ehlektricheskie aspekty / A.A. Tkachev // Ehnergeticheskaya ehffektivnost'. – 2021. – T. 12, № 2. – S. 15-28. (In Russian).Soteris A. Kalogirou. Solar Energy Engineering: Processes and Systems / A. Soteris – 2nd ed. – Academic Press, 2014. – 752 p.Soteris A. Kalogirou. Solar Energy Engineering: Processes and Systems / A. Soteris – 2nd ed. – Academic Press, 2014. – 752 p. (In English).Меирбекова О.Д. К вопросу создания гибридных энергетических систем / О.Д. Меирбекова, Н.Т. Рустамов // Проблемы информатики и энергетики, Ташкент, 2022. – № 3. – С. 83.-90.Meirbekova O.D. K voprosu sozdaniya gibridnykh ehnergeticheskikh sistem / O.D. Meirbekova, N.T. Rustamov // Problemy informatiki i ehnergetiki, Tashkent, 2022. – № 3. – S. 83.-90. (In Russian).An Improved Hybrid Wind Power Plant for Small Power Generation / N. Rustamov et al // International journal of renewable energy research. – 2023. – Vol.13, № 2. – Р. 629-635.An Improved Hybrid Wind Power Plant for Small Power Generation / N. Rustamov et al // International journal of renewable energy research. – 2023. – Vol.13, № 2. – R. 629-635. (In English).Thermal and energy characteristics of a cogenerative fractal solar collector / N.Т. Rustamov et al European Journal of Technical and Natural Sciences. – 2024. – № 1. – Р. 3-10.Thermal and energy characteristics of a cogenerative fractal solar collector / N.T. Rustamov et al European Journal of Technical and Natural Sciences. – 2024. – № 1. – R. 3-10. (In English).Energetic optimization of a solar photovoltaic thermal (PV/T) air collector / F. Sarhaddi et al // Int. Jour. Energy Res. – 2010. – P. 343-34.Energetic optimization of a solar photovoltaic thermal (PV/T) air collector / F. Sarhaddi et al // Int. Jour. Energy Res. – 2010. – P. 343-34. (In English).Performance evaluation of solar photovoltic/thermal systems / B.J. Huang et al // Solar Energy. – 2001. – V. 70. – P. 443-448.Performance evaluation of solar photovoltic/thermal systems / B.J. Huang et al // Solar Energy. – 2001. – V. 70. – P. 443-448. (In English).Duffie J.A. Solar Engineering of Thermal Processes / J.A. Duffie, W.A. Beckman. – 4th ed. – Hoboken: Wiley, 2013. – 980 p.Duffie J.A. Solar Engineering of Thermal Processes / J.A. Duffie, W.A. Beckman. – 4th ed. – Hoboken: Wiley, 2013. – 980 p. (In English).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.