Pub Date : 2024-07-01DOI: 10.36296/1819-8058.2024.2(77).41-51
Є. І. Бардик, І. В. Заклюка
У роботі розглядаються питання оптимального розподілу виділених обмежених інвестиційних витрат енергокомпанії на заміну зношеного й пошкодженого обладнання з урахуванням об’єктивно існуючих обмежувальних технічних і економічних факторів. Зокрема, проаналізовано основні існуючі стратегії технічного обслуговування і ремонту електрообладнання, що використовуються в світовій практиці. Розроблено нечітку математичну модель комплексної оцінки ступеня важливості одиниць і груп електрообладнання в задачі розподілу витрат на заміну зношеного й пошкодженого обладнання. Запропоновано математичну модель оптимального вибору варіантів заміни обладнання енергокомпанії на основі цілочисельного програмування в умовах обмеженості фінансових ресурсів. Проведено комплексне моделювання технічного стану електрообладнання й режимів підсистеми електроенергетичної системи (ЕЕС) для визначення індексу ризику системи в разі аварійних відмов, планового й позапланового виведення з експлуатації електрообладнання та виконано розрахунковий розподіл інвестиційних витрат енергокомпанії на заміну обладнання.
{"title":"ОПТИМАЛЬНИЙ РОЗПОДІЛ ІНВЕСТИЦІЙНИХ ВИТРАТ ЕНЕРГОКОМПАНІЇ НА ЗАМІНУ ОБЛАДНАННЯ З УРАХУВАННЯМ ЕКОНОМІЧНИХ ОБМЕЖЕНЬ ТА ЕКСПЛУАТАЦІЙНИХ РИЗИКІВ В ЕНЕРГОСИСТЕМІ","authors":"Є. І. Бардик, І. В. Заклюка","doi":"10.36296/1819-8058.2024.2(77).41-51","DOIUrl":"https://doi.org/10.36296/1819-8058.2024.2(77).41-51","url":null,"abstract":"У роботі розглядаються питання оптимального розподілу виділених обмежених інвестиційних витрат енергокомпанії на заміну зношеного й пошкодженого обладнання з урахуванням об’єктивно існуючих обмежувальних технічних і економічних факторів. Зокрема, проаналізовано основні існуючі стратегії технічного обслуговування і ремонту електрообладнання, що використовуються в світовій практиці. Розроблено нечітку математичну модель комплексної оцінки ступеня важливості одиниць і груп електрообладнання в задачі розподілу витрат на заміну зношеного й пошкодженого обладнання. Запропоновано математичну модель оптимального вибору варіантів заміни обладнання енергокомпанії на основі цілочисельного програмування в умовах обмеженості фінансових ресурсів. Проведено комплексне моделювання технічного стану електрообладнання й режимів підсистеми електроенергетичної системи (ЕЕС) для визначення індексу ризику системи в разі аварійних відмов, планового й позапланового виведення з експлуатації електрообладнання та виконано розрахунковий розподіл інвестиційних витрат енергокомпанії на заміну обладнання.","PeriodicalId":427916,"journal":{"name":"Vidnovluvana energetika","volume":"110 5","pages":""},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2024-07-01","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"141714244","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
Pub Date : 2024-07-01DOI: 10.36296/1819-8058.2024.2(77).137-149
Л. Гапонич, О. Топал, І. Голенко, С. Г. Кобзар
Sunflower husk (SH) is a plant waste fuel. The carbon content in different samples of SH ranges from 40.5% to 54.5% in an operating state, with ash content ranging from 1.5% to 8.5%, moisture content ranging from 6.9% to 9.5%, chlorine content ranging from 0.05% to 0.3%, and lower heating value ranging from 14.5 MJ/kg to 20.5 MJ/kg. These characteristics make it a suitable substitute for fossil fuels in power boilers. Waste-to-energy (WTE) technologies are rapidly developing worldwide, offering the potential for generating renewable energy from waste, including agricultural and food industry waste such as SH. According to our estimates, Ukraine has an annual energy potential of approximately 3.4 million tons of SH or about two million tons of fuel equivalent. Approximately half of this volume is currently being burned in oil extraction plants' boilers; however, up to one million tons of SH end up in landfills annually, resulting in significant energy losses. To develop new and improve existing WTE technologies that utilize SH as a fuel source, it's essential to understand the thermal processing characteristics of SH under conditions similar to those found in different zones within real power boilers - specifically the heating of fuel particles at rates up to 500 °C/s over a temperature range of 500–1000 °C. In this study, we aimed to investigate the thermal processing characteristics by subjecting SH particles within a laboratory fluidized bed reactor to high-speed heating within the aforementioned temperature range. During rapid heating between 500–1000 °C temperatures range, SH particles undergo conversion into volatile compounds and solid carbon residue. Two distinct stages can be observed on the dynamic yield curves for volatiles. The release and burnout of volatiles occurs during the first stage while the second stage involves coke ash residue burnout. We obtained empirical temperature-dependents for total heat treatment time and carbon residue burnout time under fast heating conditions in the investigated temperature range. The stage of carbon residue combustion is the most enduring and determines the overall duration of thermal treatment. This stage determines the degree of fuel transformation, especially in cases where low-reactivity carbon residue enters the low-temperature combustion chamber area of the boiler. The obtained regularities have practical significance in designing combustion chambers for thermal processing of sunflower husk.
向日葵壳(SH)是一种植物废弃燃料。在工作状态下,不同葵花籽壳样品的含碳量从 40.5% 到 54.5%,灰分含量从 1.5% 到 8.5%,水分含量从 6.9% 到 9.5%,氯含量从 0.05% 到 0.3%,较低的热值从 14.5 MJ/kg 到 20.5 MJ/kg。这些特点使其成为发电锅炉中化石燃料的合适替代品。废物变能源(WTE)技术正在全球迅速发展,为利用废物(包括 SH 等农业和食品工业废物)产生可再生能源提供了潜力。根据我们的估计,乌克兰每年约有 340 万吨 SH 或约 200 万吨燃料当量的能源潜力。目前,这一数量中约有一半在采油厂的锅炉中燃烧;然而,每年有多达 100 万吨的 SH 最终被填埋,造成了巨大的能源损失。要开发新的并改进现有的利用 SH 作为燃料源的 WTE 技术,就必须了解 SH 在类似于实际发电锅炉内不同区域的条件下的热处理特性,特别是在 500-1000 °C 的温度范围内以高达 500 °C/s 的速度加热燃料颗粒的特性。在这项研究中,我们的目的是通过在实验室流化床反应器中对 SH 颗粒进行上述温度范围内的高速加热,来研究其热加工特性。在 500-1000 °C 的温度范围内快速加热时,SH 颗粒会转化为挥发性化合物和固体碳残渣。在挥发物的动态产率曲线上可以观察到两个不同的阶段。挥发物的释放和燃烧发生在第一阶段,而第二阶段则涉及焦灰残渣的燃烧。在调查温度范围内的快速加热条件下,我们获得了总热处理时间和残炭燃烧时间的经验温度依赖性。碳渣燃烧阶段最为持久,决定了热处理的总持续时间。这一阶段决定了燃料转化的程度,尤其是在低活性碳残渣进入锅炉低温燃烧室区域的情况下。所获得的规律对设计热处理葵花籽壳的燃烧室具有实际意义。
{"title":"DETERMINATION OF THE FEATURES OF THERMAL DECOMPOSITION OF SUNFLOWER HUSK IN A FLUIDIZED BED","authors":"Л. Гапонич, О. Топал, І. Голенко, С. Г. Кобзар","doi":"10.36296/1819-8058.2024.2(77).137-149","DOIUrl":"https://doi.org/10.36296/1819-8058.2024.2(77).137-149","url":null,"abstract":"Sunflower husk (SH) is a plant waste fuel. The carbon content in different samples of SH ranges from 40.5% to 54.5% in an operating state, with ash content ranging from 1.5% to 8.5%, moisture content ranging from 6.9% to 9.5%, chlorine content ranging from 0.05% to 0.3%, and lower heating value ranging from 14.5 MJ/kg to 20.5 MJ/kg. These characteristics make it a suitable substitute for fossil fuels in power boilers. \u0000Waste-to-energy (WTE) technologies are rapidly developing worldwide, offering the potential for generating renewable energy from waste, including agricultural and food industry waste such as SH. According to our estimates, Ukraine has an annual energy potential of approximately 3.4 million tons of SH or about two million tons of fuel equivalent. Approximately half of this volume is currently being burned in oil extraction plants' boilers; however, up to one million tons of SH end up in landfills annually, resulting in significant energy losses. \u0000To develop new and improve existing WTE technologies that utilize SH as a fuel source, it's essential to understand the thermal processing characteristics of SH under conditions similar to those found in different zones within real power boilers - specifically the heating of fuel particles at rates up to 500 °C/s over a temperature range of 500–1000 °C. In this study, we aimed to investigate the thermal processing characteristics by subjecting SH particles within a laboratory fluidized bed reactor to high-speed heating within the aforementioned temperature range. \u0000During rapid heating between 500–1000 °C temperatures range, SH particles undergo conversion into volatile compounds and solid carbon residue. Two distinct stages can be observed on the dynamic yield curves for volatiles. The release and burnout of volatiles occurs during the first stage while the second stage involves coke ash residue burnout. We obtained empirical temperature-dependents for total heat treatment time and carbon residue burnout time under fast heating conditions in the investigated temperature range. \u0000The stage of carbon residue combustion is the most enduring and determines the overall duration of thermal treatment. This stage determines the degree of fuel transformation, especially in cases where low-reactivity carbon residue enters the low-temperature combustion chamber area of the boiler. The obtained regularities have practical significance in designing combustion chambers for thermal processing of sunflower husk.","PeriodicalId":427916,"journal":{"name":"Vidnovluvana energetika","volume":"112 1","pages":""},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2024-07-01","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"141714237","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
Pub Date : 2024-07-01DOI: 10.36296/1819-8058.2024.2(77).21-31
Удк, Оstapchuk Oleksandr
Under the goals of the Paris Agreement aimed at addressing climate change, the construction of sustainable energy systems is emphasized. Using the example of the Republic of Algeria, this article ana-lyzes the stated objective of achieving the necessary potential for the development of systems with re-newable energy sources, the current state, and the possibilities of the energy system, as well as the dy-namics of distributed generation facilities. Factors influencing the development of generation systems are identified, including the country's geographical location, availability of specific natural resources, and the development of energy infrastructure. A path to achieving climate neutrality is proposed through the exploration of internal reserves, such as enhancing the energy efficiency of the most widespread consumers of electricity. The research focus-es on the factors influencing the development of generation systems based on renewable energy sources. The methods employed include analysis and synthesis of the existing situation in the field of electricity supply system development. The study aims to identify factors for achieving the goals of the energy transition in the Republic of Algeria. The results of the study include determining pathways for the development of energy systems to construct sustainable energy.
{"title":"STEADY ENERGY DEVELOPMENT IN ALGERIA: AN OVERVIEW","authors":"Удк, Оstapchuk Oleksandr","doi":"10.36296/1819-8058.2024.2(77).21-31","DOIUrl":"https://doi.org/10.36296/1819-8058.2024.2(77).21-31","url":null,"abstract":"Under the goals of the Paris Agreement aimed at addressing climate change, the construction of sustainable energy systems is emphasized. Using the example of the Republic of Algeria, this article ana-lyzes the stated objective of achieving the necessary potential for the development of systems with re-newable energy sources, the current state, and the possibilities of the energy system, as well as the dy-namics of distributed generation facilities. Factors influencing the development of generation systems are identified, including the country's geographical location, availability of specific natural resources, and the development of energy infrastructure. \u0000A path to achieving climate neutrality is proposed through the exploration of internal reserves, such as enhancing the energy efficiency of the most widespread consumers of electricity. The research focus-es on the factors influencing the development of generation systems based on renewable energy sources. The methods employed include analysis and synthesis of the existing situation in the field of electricity supply system development. \u0000The study aims to identify factors for achieving the goals of the energy transition in the Republic of Algeria. The results of the study include determining pathways for the development of energy systems to construct sustainable energy.","PeriodicalId":427916,"journal":{"name":"Vidnovluvana energetika","volume":"161 1","pages":""},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2024-07-01","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"141711471","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
Pub Date : 2024-07-01DOI: 10.36296/1819-8058.2024.2(77).79-85
Т. В. Суржик, Л. А. Кирнос
У роботі розглянуті процеси променистого теплообміну, що відбуваються в солярній комірці – приміщенні геліопасивної системи «Інсолар», параметри якої оптимізовані за рахунок включення сонячних теплогенерувальних елементів – геліоприймачів-рубікубооктаедронів – у конструкцію зовнішньої оболонки будинку. Завдяки оптико-геометричним властивостям рубікубооктаедрона передбачається підвищення ефективності перетворення сонячного випромінювання на низькопотенційну теплоту, яка використовується для повітряного опалення приміщень. Частина перетвореної в рубікубооктаедроні енергії сонячного випромінювання за рахунок конвективного потоку, відведеного крізь повітровідні канали, надходить до теплоакумулювальної конструкції внутрішньої стіни. Частка сонячного випромінювання, проходячи крізь світлопрозорі грані геліоприймача, потрапляє до суміжного приміщення – солярної комірки – та нагріває повітря в ньому внаслідок променисто-конвекційного теплообміну. Аналіз процесів теплообміну показує, що спільні параметричні показники обумовлені крайовими умовами суміжних компонентів геліопасивної системи.
{"title":"АНАЛІЗ ПРОЦЕСІВ ПРОМЕНИСТОГО ТЕПЛООБМІНУ В ГЕЛІОПАСИВНІЙ СИСТЕМІ ПОВІТРЯНОГО ОПАЛЕННЯ «ІНСОЛАР» ЗА РАХУНОК СОНЯЧНОГО ВИПРОМІНЮВАННЯ","authors":"Т. В. Суржик, Л. А. Кирнос","doi":"10.36296/1819-8058.2024.2(77).79-85","DOIUrl":"https://doi.org/10.36296/1819-8058.2024.2(77).79-85","url":null,"abstract":"У роботі розглянуті процеси променистого теплообміну, що відбуваються в солярній комірці – приміщенні геліопасивної системи «Інсолар», параметри якої оптимізовані за рахунок включення сонячних теплогенерувальних елементів – геліоприймачів-рубікубооктаедронів – у конструкцію зовнішньої оболонки будинку. Завдяки оптико-геометричним властивостям рубікубооктаедрона передбачається підвищення ефективності перетворення сонячного випромінювання на низькопотенційну теплоту, яка використовується для повітряного опалення приміщень. \u0000 Частина перетвореної в рубікубооктаедроні енергії сонячного випромінювання за рахунок конвективного потоку, відведеного крізь повітровідні канали, надходить до теплоакумулювальної конструкції внутрішньої стіни. Частка сонячного випромінювання, проходячи крізь світлопрозорі грані геліоприймача, потрапляє до суміжного приміщення – солярної комірки – та нагріває повітря в ньому внаслідок променисто-конвекційного теплообміну. Аналіз процесів теплообміну показує, що спільні параметричні показники обумовлені крайовими умовами суміжних компонентів геліопасивної системи.","PeriodicalId":427916,"journal":{"name":"Vidnovluvana energetika","volume":"22 3","pages":""},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2024-07-01","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"141691327","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
Pub Date : 2024-07-01DOI: 10.36296/1819-8058.2024.2(77).52-57
С. І. Шаповалова, С. В. Матях, В. М. Тітов
У роботі описано дослідження, метою яких є визначення моделі машинного навчання для експрес-аналізу мережевого трафіку в розподіленій комп’ютерній системі управління об’єктами децентралізованої генерації на основі відновлюваної енергетики. Розглянуто наявні засоби моніторингу процесів у комп’ютерній мережі. Представлено задачу виявлення аномалій мережевого трафіку як задачу бінарної класифікації. Вхідні дані моделі представлено 10 ознаками, які визначені на основі методу RFE за результатами проведених обчислювальних експериментів з класифікації за прикладами датасету Network Intrusion Detection. Для визначення оптимальної моделі було досліджено як нейромережеві моделі MLP, RNN, LSTM, так і традиційні моделі машинного навчання KNN, Logistic Regression, Decision Tree, GBM. Налаштовано та проведено навчання реалізацій цих моделей з ресурсів Scikit-learn, TensorFlow. За результатами обчислювальних експериментів визначено оптимальні за точністю моделі для виявлення аномалій мережевого трафіку в розподіленій комп’ютерних системах LSTM (F1 score: 0,97 на тестовій виборці, 0,95 – у робочому режимі) та RNN (F1 score: 0,97 на тестовій виборці, 0,94 – у робочому режимі). Випробовування показали, що передбачення аномалій RNN або LSTM при передачі пакету не змінює порядок часу відносно передачі без передбачення. Використання визначених моделей машинного навчання для побудови підсистем виявлення аномалій мережевого трафіку в системах розподіленої генерації електричної енергії на основі відновлюваних джерел дозволить підвищити стійкість до відмов та форс-мажорних ситуацій, ефективність їх роботи, особливо враховуючи виклики до роботи енергетичної системи України під час війни.
{"title":"ВИЗНАЧЕННЯ АНОМАЛІЙ МЕРЕЖЕВОГО ТРАФІКУ В РОЗПОДІЛЕНІЙ КОМП’ЮТЕРНІЙ СИСТЕМІ З ЕНЕРГЕТИЧНИМИ ОБ’ЄКТАМИ","authors":"С. І. Шаповалова, С. В. Матях, В. М. Тітов","doi":"10.36296/1819-8058.2024.2(77).52-57","DOIUrl":"https://doi.org/10.36296/1819-8058.2024.2(77).52-57","url":null,"abstract":"У роботі описано дослідження, метою яких є визначення моделі машинного навчання для експрес-аналізу мережевого трафіку в розподіленій комп’ютерній системі управління об’єктами децентралізованої генерації на основі відновлюваної енергетики. Розглянуто наявні засоби моніторингу процесів у комп’ютерній мережі. Представлено задачу виявлення аномалій мережевого трафіку як задачу бінарної класифікації. Вхідні дані моделі представлено 10 ознаками, які визначені на основі методу RFE за результатами проведених обчислювальних експериментів з класифікації за прикладами датасету Network Intrusion Detection. Для визначення оптимальної моделі було досліджено як нейромережеві моделі MLP, RNN, LSTM, так і традиційні моделі машинного навчання KNN, Logistic Regression, Decision Tree, GBM. Налаштовано та проведено навчання реалізацій цих моделей з ресурсів Scikit-learn, TensorFlow. За результатами обчислювальних експериментів визначено оптимальні за точністю моделі для виявлення аномалій мережевого трафіку в розподіленій комп’ютерних системах LSTM (F1 score: 0,97 на тестовій виборці, 0,95 – у робочому режимі) та RNN (F1 score: 0,97 на тестовій виборці, 0,94 – у робочому режимі). Випробовування показали, що передбачення аномалій RNN або LSTM при передачі пакету не змінює порядок часу відносно передачі без передбачення. Використання визначених моделей машинного навчання для побудови підсистем виявлення аномалій мережевого трафіку в системах розподіленої генерації електричної енергії на основі відновлюваних джерел дозволить підвищити стійкість до відмов та форс-мажорних ситуацій, ефективність їх роботи, особливо враховуючи виклики до роботи енергетичної системи України під час війни.","PeriodicalId":427916,"journal":{"name":"Vidnovluvana energetika","volume":"108 3","pages":""},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2024-07-01","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"141702102","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
Pub Date : 2024-04-05DOI: 10.36296/1819-8058.2024.1(76).89-100
В. М. Головко, Р. Ю. Семененко
Стаття присвячена розгляду конструктивних особливостей гідроакумулювальних електростанції із замкнутим циклом використання робочого тіла, а також інших гравітаційних акумуляторів енергії для забезпечення накопичення енергії від відновлюваних джерел енергії шляхом порівняльного аналізу. Задачі підбору раціонального способу акумулювання електроенергії від вітро- та фотоелектростанції вимагають комплексного підходу з урахуванням усіх особливостей відновлюваних джерел енергії. Збільшувальна встановлена потужність фото- та вітроелектростанцій пов’язана з необхідністю розв’язку проблеми нестабільності генерації електричної енергії в часі. Аналіз різних технологій зберігання, зокрема гравітаційні акумулятори, гідроакумулювальні електростанції підземного та морського типів, теплове зберігання, підтверджує що гідроакумулювальна електростанція із замкнутим циклом використання робочого тіла є ефективним накопичувачем енергії для автономних енергетичних систем відновлюваної енергетики. Проведений порівняльний аналіз гідроакумулювальних систем із замкнутим циклом робочого тіла показав, що станції такого типу, порівняно з класичними, потребують меншої кількості робочого тіла для забезпечення тієї самої потужності завдяки тому, що створюється більший напір, до 600 м, і що зовнішнє джерело води необхідне лише для покривання втрат системи. Також встановлено зменшення екологічних впливів, оскільки для установки потрібні менші території відчуження, а можливість використання тунелів і підземних станцій мінімізує вплив на довкілля. Визначена кількість потенційних місць для встановлення гідроакумулювальних електростанцій закритого типу − понад 615 тис. по всьому світу із сумарним потенціалом акумулювання 23,1 млн ГВт-год.
{"title":"АНАЛІЗ ГІДРОАКУМУЛЮВАЛЬНИХ ЕЛЕКТРОУСТАНОВОК ІЗ ЗАМКНУТИМ ЦИКЛОМ ВИКОРИСТАННЯ РОБОЧОГО ТІЛА","authors":"В. М. Головко, Р. Ю. Семененко","doi":"10.36296/1819-8058.2024.1(76).89-100","DOIUrl":"https://doi.org/10.36296/1819-8058.2024.1(76).89-100","url":null,"abstract":"Стаття присвячена розгляду конструктивних особливостей гідроакумулювальних електростанції із замкнутим циклом використання робочого тіла, а також інших гравітаційних акумуляторів енергії для забезпечення накопичення енергії від відновлюваних джерел енергії шляхом порівняльного аналізу. Задачі підбору раціонального способу акумулювання електроенергії від вітро- та фотоелектростанції вимагають комплексного підходу з урахуванням усіх особливостей відновлюваних джерел енергії. Збільшувальна встановлена потужність фото- та вітроелектростанцій пов’язана з необхідністю розв’язку проблеми нестабільності генерації електричної енергії в часі. Аналіз різних технологій зберігання, зокрема гравітаційні акумулятори, гідроакумулювальні електростанції підземного та морського типів, теплове зберігання, підтверджує що гідроакумулювальна електростанція із замкнутим циклом використання робочого тіла є ефективним накопичувачем енергії для автономних енергетичних систем відновлюваної енергетики. Проведений порівняльний аналіз гідроакумулювальних систем із замкнутим циклом робочого тіла показав, що станції такого типу, порівняно з класичними, потребують меншої кількості робочого тіла для забезпечення тієї самої потужності завдяки тому, що створюється більший напір, до 600 м, і що зовнішнє джерело води необхідне лише для покривання втрат системи. Також встановлено зменшення екологічних впливів, оскільки для установки потрібні менші території відчуження, а можливість використання тунелів і підземних станцій мінімізує вплив на довкілля. Визначена кількість потенційних місць для встановлення гідроакумулювальних електростанцій закритого типу − понад 615 тис. по всьому світу із сумарним потенціалом акумулювання 23,1 млн ГВт-год.","PeriodicalId":427916,"journal":{"name":"Vidnovluvana energetika","volume":"13 8","pages":""},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2024-04-05","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"140736619","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
Pub Date : 2024-04-05DOI: 10.36296/1819-8058.2024.1(76).6-21
М. П. Кузнєцов, О. В. Лисенко, С. В. Хомутов
Метою роботи є дослідження можливостей тривалого зберігання електроенергії в локальній енергосистемі для компенсації непостійності споживання та відновлюваних джерел енергії. Таке зберігання дозволить збільшити ефективність використання сонячної та вітрової енергії, врівноважуючи генерацію та споживання в різні пори року. Як засіб тривалого зберігання енергії розглядається комплекс отримання водню шляхом електролізу та його подальшого використання в паливних елементах для повторного перетворення на електричну енергію. Допоміжними засобами балансування в локальній енергосистемі використовуються традиційні засоби – акумуляторна батарея, дизель-генератор. Предметом дослідження є показники ефективності енергосистеми (індекси надійності) та обсяги виробництва і споживання водню впродовж року. Застосовано математичний апарат випадкових функцій, коли поточні значення генерації та споживання електроенергії моделюються стохастичними процесами. Отримані результати дозволяють оцінити потреби в потужності різних складових енергосистеми та ємності систем накопичення енергії, а також рівень непродуктивних втрат енергії та обмежень рівня споживання. Як засіб оптимізації пропонованих рішень використано імітаційне моделювання з послідовним перебором можливих значень параметрів енергосистеми та оцінкою чутливості результатів до окремих складових. Статистична стійкість отриманих результатів забезпечена великою кількістю реалізацій випадкових процесів. Запропоновано співвідношення потужностей вітрових та сонячних електростанцій, ємності системи накопичення енергії, які забезпечують певний рівень надійності енергопостачання. При цьому можливо досить повно використати всю генеровану енергію впродовж року, сумістивши періоди підвищеної генерації та споживання в різні сезони за допомогою водню як проміжного енергоносія. Бібл. 30, рис. 5, табл. 3.
{"title":"СЕЗОННЕ АКУМУЛЮВАННЯ ЕНЕРГІЇ В ГІБРИДНІЙ ЕНЕРГОСИСТЕМІ","authors":"М. П. Кузнєцов, О. В. Лисенко, С. В. Хомутов","doi":"10.36296/1819-8058.2024.1(76).6-21","DOIUrl":"https://doi.org/10.36296/1819-8058.2024.1(76).6-21","url":null,"abstract":"Метою роботи є дослідження можливостей тривалого зберігання електроенергії в локальній енергосистемі для компенсації непостійності споживання та відновлюваних джерел енергії. Таке зберігання дозволить збільшити ефективність використання сонячної та вітрової енергії, врівноважуючи генерацію та споживання в різні пори року. Як засіб тривалого зберігання енергії розглядається комплекс отримання водню шляхом електролізу та його подальшого використання в паливних елементах для повторного перетворення на електричну енергію. Допоміжними засобами балансування в локальній енергосистемі використовуються традиційні засоби – акумуляторна батарея, дизель-генератор. Предметом дослідження є показники ефективності енергосистеми (індекси надійності) та обсяги виробництва і споживання водню впродовж року. Застосовано математичний апарат випадкових функцій, коли поточні значення генерації та споживання електроенергії моделюються стохастичними процесами. Отримані результати дозволяють оцінити потреби в потужності різних складових енергосистеми та ємності систем накопичення енергії, а також рівень непродуктивних втрат енергії та обмежень рівня споживання. Як засіб оптимізації пропонованих рішень використано імітаційне моделювання з послідовним перебором можливих значень параметрів енергосистеми та оцінкою чутливості результатів до окремих складових. Статистична стійкість отриманих результатів забезпечена великою кількістю реалізацій випадкових процесів. Запропоновано співвідношення потужностей вітрових та сонячних електростанцій, ємності системи накопичення енергії, які забезпечують певний рівень надійності енергопостачання. При цьому можливо досить повно використати всю генеровану енергію впродовж року, сумістивши періоди підвищеної генерації та споживання в різні сезони за допомогою водню як проміжного енергоносія. Бібл. 30, рис. 5, табл. 3.","PeriodicalId":427916,"journal":{"name":"Vidnovluvana energetika","volume":"32 3","pages":""},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2024-04-05","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"140735681","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
Pub Date : 2024-04-05DOI: 10.36296/1819-8058.2024.1(76).118-132
О. В. Зур’ян
У процесі виконання завдань з вилучення низькопотенційної теплоти довкілля з відкритих водойм при застосуванні теплонасосних систем з колекторами, зануреними у водойму, виникає потреба одержати інформацію щодо глибини змін температури у водоймі, яка визначає шар води, що активно взаємодіє з навколоземною атмосферою. У холодну пору року температура в ньому падає, а в теплу – підвищується. Відомо, що ефективність теплонасосної системи залежить як від різниці температур на виході з конденсатора теплового насоса та вході в його випарник, так і від стабільності температури джерела теплової енергії. Температура на вході у випарник теплового насоса визначається температурою середовища в місці встановлення колектора теплової енергії. А зважаючи на те, що колектор гідротермальної системи зазвичай занурюється у дно водойми, постає завдання визначити не тільки зміни температури води в самій водоймі, а й температури на межі вода – ґрунт, на дні водойми – тобто дослідити теплофізичні процеси, що відбуваються у воді під впливом як екзогенних, так і ендогенних факторів. Головною особливістю системи добування гідротермальної теплової енергії є поєднання технічних і природного елементів таких систем. При цьому природне джерело теплової енергії перебуває в середовищі, яке малодоступне для спостережень. У роботі надано опис розробленої експериментальної гідротермальної теплонасосної системи та методики проведення досліджень. Для аналізу впливу цих теплових потоків на добовий режим невеликої відкритої водойми було проведено натурні дослідження. Практично визначені зміни температури води та дна відкритої водойми в місті розташування експериментальної системи. Показано, що внаслідок теплообміну з дном підвищується температура на глибині водойми i знижується – біля поверхні. Це призводить до збільшення турбулентного потоку з атмосфери i зменшення тепловiддачi за рахунок довгохвильового випромінювання, внаслідок чого підвищується середня температура водойми. Визначено коефіцієнт перетворення гідротермальної теплонасосної системи взимку. Описано математичний апарат аналітичного розрахунку глибини поширення температурної хвилі у воді при побудові гідротермальних теплонасосних систем. Основний математичний апарат для опису таких процесів включає в себе диференціальні рівняння, що враховують залежність температури від часу та просторових координат.
{"title":"УРАХУВАННЯ ДЕВІАЦІЇ ТЕМПЕРАТУРИ НА МЕЖІ ВОДА – ҐРУНТ ВІДКРИТОЇ ВОДОЙМИ ПРИ ПОБУДОВІ ГІДРОТЕРМАЛЬНИХ ТЕПЛОНАСОСНИХ СИСТЕМ","authors":"О. В. Зур’ян","doi":"10.36296/1819-8058.2024.1(76).118-132","DOIUrl":"https://doi.org/10.36296/1819-8058.2024.1(76).118-132","url":null,"abstract":"У процесі виконання завдань з вилучення низькопотенційної теплоти довкілля з відкритих водойм при застосуванні теплонасосних систем з колекторами, зануреними у водойму, виникає потреба одержати інформацію щодо глибини змін температури у водоймі, яка визначає шар води, що активно взаємодіє з навколоземною атмосферою. У холодну пору року температура в ньому падає, а в теплу – підвищується. Відомо, що ефективність теплонасосної системи залежить як від різниці температур на виході з конденсатора теплового насоса та вході в його випарник, так і від стабільності температури джерела теплової енергії. Температура на вході у випарник теплового насоса визначається температурою середовища в місці встановлення колектора теплової енергії. А зважаючи на те, що колектор гідротермальної системи зазвичай занурюється у дно водойми, постає завдання визначити не тільки зміни температури води в самій водоймі, а й температури на межі вода – ґрунт, на дні водойми – тобто дослідити теплофізичні процеси, що відбуваються у воді під впливом як екзогенних, так і ендогенних факторів. Головною особливістю системи добування гідротермальної теплової енергії є поєднання технічних і природного елементів таких систем. При цьому природне джерело теплової енергії перебуває в середовищі, яке малодоступне для спостережень. У роботі надано опис розробленої експериментальної гідротермальної теплонасосної системи та методики проведення досліджень. Для аналізу впливу цих теплових потоків на добовий режим невеликої відкритої водойми було проведено натурні дослідження. Практично визначені зміни температури води та дна відкритої водойми в місті розташування експериментальної системи. Показано, що внаслідок теплообміну з дном підвищується температура на глибині водойми i знижується – біля поверхні. Це призводить до збільшення турбулентного потоку з атмосфери i зменшення тепловiддачi за рахунок довгохвильового випромінювання, внаслідок чого підвищується середня температура водойми. Визначено коефіцієнт перетворення гідротермальної теплонасосної системи взимку. Описано математичний апарат аналітичного розрахунку глибини поширення температурної хвилі у воді при побудові гідротермальних теплонасосних систем. Основний математичний апарат для опису таких процесів включає в себе диференціальні рівняння, що враховують залежність температури від часу та просторових координат.","PeriodicalId":427916,"journal":{"name":"Vidnovluvana energetika","volume":"34 7","pages":""},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2024-04-05","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"140739764","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
Pub Date : 2024-04-05DOI: 10.36296/1819-8058.2024.1(76).43-50
В. Р. Колбунов, О. С. Тонкошкур, Лілія Накашидзе
Представлено результати експериментальних досліджень впливу особливостей параметрів електричного кола сонячного модуля на функціонування його пасивного фотоелемента з паралельно підключеним байпасним критичним терморезистором як методу підвищення надійності роботи сонячного модуля. Як терморезистор використовували склокерамічні матеріали на основі діоксиду ванадію та ванадій-фосфатного скла V2O5-P2O5, що стрибкоподібно змінюють величину електричного опору на 1,5−2 порядки в області температури 70 0С. Основну увагу приділено вивченню закономірностей поведінки функціональних електричних і теплових характеристик таких елементів від амплітуди перенапруги та опору навантаження. Встановлено, що зі зростанням амплітуди перенапруги на пасивному (затіненому або пошкодженому) фотоелементі тривалість процесу перемикання байпасного терморезистора у високопровідний стан зменшується, падіння напруги після перемикання різко знижується (до величин, що не перевищують 2 В) та слабко змінюється. Збільшення опору навантаження зумовлює зниження струму через терморезистор і збільшення тривалості перехідного процесу. При тепловому контакті між пасивним фотоелементом і байпасним терморезистором перемикання спостерігається за менших перенапруг. За відсутності такого контакту температура, до якої нагрівається фотоелемент, у сталому стані змінюється несуттєво.
{"title":"ОСОБЛИВОСТІ ЕЛЕКТРОТЕПЛОВОГО ЗАХИСТУ СОНЯЧНИХ МОДУЛІВ НА ОСНОВІ БАЙПАСНИХ КРИТИЧНИХ ТЕРМОРЕЗИСТОРІВ","authors":"В. Р. Колбунов, О. С. Тонкошкур, Лілія Накашидзе","doi":"10.36296/1819-8058.2024.1(76).43-50","DOIUrl":"https://doi.org/10.36296/1819-8058.2024.1(76).43-50","url":null,"abstract":"Представлено результати експериментальних досліджень впливу особливостей параметрів електричного кола сонячного модуля на функціонування його пасивного фотоелемента з паралельно підключеним байпасним критичним терморезистором як методу підвищення надійності роботи сонячного модуля. Як терморезистор використовували склокерамічні матеріали на основі діоксиду ванадію та ванадій-фосфатного скла V2O5-P2O5, що стрибкоподібно змінюють величину електричного опору на 1,5−2 порядки в області температури 70 0С. Основну увагу приділено вивченню закономірностей поведінки функціональних електричних і теплових характеристик таких елементів від амплітуди перенапруги та опору навантаження. \u0000Встановлено, що зі зростанням амплітуди перенапруги на пасивному (затіненому або пошкодженому) фотоелементі тривалість процесу перемикання байпасного терморезистора у високопровідний стан зменшується, падіння напруги після перемикання різко знижується (до величин, що не перевищують 2 В) та слабко змінюється. Збільшення опору навантаження зумовлює зниження струму через терморезистор і збільшення тривалості перехідного процесу. При тепловому контакті між пасивним фотоелементом і байпасним терморезистором перемикання спостерігається за менших перенапруг. За відсутності такого контакту температура, до якої нагрівається фотоелемент, у сталому стані змінюється несуттєво.","PeriodicalId":427916,"journal":{"name":"Vidnovluvana energetika","volume":"34 5","pages":""},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2024-04-05","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"140740988","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
Pub Date : 2024-04-05DOI: 10.36296/1819-8058.2024.1(76).32-42
Л. Ю. Назюта, Д. В. Степаненко
Проаналізовано причини (використання викопного палива як теплоносія) та наслідки (затяжні енергетичні та економічні кризи) глобального потепління. Показано, що країни, які розвиваються, використовуючи сучасніші технології, зокрема для виробництва електроенергії, завойовують світові ринки сировини та палива. Вектор технологічного зростання зміщується в країни Азії та Південної Америки. Розглянуто світову структуру виробництва електроенергії за видами палива в країнах з найбільшим споживанням електроенергії. За даними Міжнародного енергетичного агентства (МЕА) у 2019 році основна частина виробництва електроенергії була вироблена з викопних джерел, незначна частина (10,3 %) – від використання ядерної енергії та 26,7 % – від відновлюваних джерел енергії (ВДЕ). Показано, що половина світового виробництва електроенергії у світі припадає на три країни: Китай – 30 %, США – 15,5 % та Індію – 6 %. Значний внесок роблять країни ЄС, виробництво електроенергії яких становить 11,2 % світового виробництва (у тому числі 37,1 % за рахунок ВДЕ). Світова потужність ВДЕ у 2010 році становила 16,7 %, у 2019 році – 26,3 %, а в 2021 році – 28,7 %. Вона почала зростати завдяки кліматичній політиці ООН, спрямованій на декарбонізацію світової економіки, а також значним інвестиціям у цей енергетичний сектор. Розглянуто проблеми, що перешкоджають подальшому збільшенню частки ВДЕ в енергетичному секторі Китаю, а також інших країн. Серед них – недостатня кількість накопичувачів електроенергії (зокрема через високу вартість входу в цей сектор – 200–600 доларів за 1 кВт-год) і, відповідно, необхідність її передачі на великі відстані споживачам. У гідроенергетичному секторі Китаю спостерігається зменшення площі сільськогосподарських угідь та недостатня захищеність великих об’єктів. Китай є світовим лідером з використання ВДЕ – майже 50 % світового обсягу генерувальних потужностей відновлюваної енергії. Сонячну енергетику, зокрема і їх космічні проєкти, слід вважати найперспективнішою серед ВДЕ. Однак повний перехід на ВДЕ наразі неможливий з низки причин. Ключова проблема ВДЕ полягає в забезпеченні безперебійного постачання споживачам. Тому необхідно прискорити створення потужних сховищ енергії та ліній електропередачі кінцевим споживачам.
{"title":"СТРУКТУРА АЛЬТЕРНАТИВНОЇ ЕНЕРГЕТИКИ. ДОСВІД КИТАЮ","authors":"Л. Ю. Назюта, Д. В. Степаненко","doi":"10.36296/1819-8058.2024.1(76).32-42","DOIUrl":"https://doi.org/10.36296/1819-8058.2024.1(76).32-42","url":null,"abstract":"Проаналізовано причини (використання викопного палива як теплоносія) та наслідки (затяжні енергетичні та економічні кризи) глобального потепління. \u0000Показано, що країни, які розвиваються, використовуючи сучасніші технології, зокрема для виробництва електроенергії, завойовують світові ринки сировини та палива. Вектор технологічного зростання зміщується в країни Азії та Південної Америки. \u0000Розглянуто світову структуру виробництва електроенергії за видами палива в країнах з найбільшим споживанням електроенергії. За даними Міжнародного енергетичного агентства (МЕА) у 2019 році основна частина виробництва електроенергії була вироблена з викопних джерел, незначна частина (10,3 %) – від використання ядерної енергії та 26,7 % – від відновлюваних джерел енергії (ВДЕ). \u0000Показано, що половина світового виробництва електроенергії у світі припадає на три країни: Китай – 30 %, США – 15,5 % та Індію – 6 %. Значний внесок роблять країни ЄС, виробництво електроенергії яких становить 11,2 % світового виробництва (у тому числі 37,1 % за рахунок ВДЕ). \u0000Світова потужність ВДЕ у 2010 році становила 16,7 %, у 2019 році – 26,3 %, а в 2021 році – 28,7 %. Вона почала зростати завдяки кліматичній політиці ООН, спрямованій на декарбонізацію світової економіки, а також значним інвестиціям у цей енергетичний сектор. \u0000Розглянуто проблеми, що перешкоджають подальшому збільшенню частки ВДЕ в енергетичному секторі Китаю, а також інших країн. Серед них – недостатня кількість накопичувачів електроенергії (зокрема через високу вартість входу в цей сектор – 200–600 доларів за 1 кВт-год) і, відповідно, необхідність її передачі на великі відстані споживачам. У гідроенергетичному секторі Китаю спостерігається зменшення площі сільськогосподарських угідь та недостатня захищеність великих об’єктів. \u0000Китай є світовим лідером з використання ВДЕ – майже 50 % світового обсягу генерувальних потужностей відновлюваної енергії. Сонячну енергетику, зокрема і їх космічні проєкти, слід вважати найперспективнішою серед ВДЕ. Однак повний перехід на ВДЕ наразі неможливий з низки причин. Ключова проблема ВДЕ полягає в забезпеченні безперебійного постачання споживачам. Тому необхідно прискорити створення потужних сховищ енергії та ліній електропередачі кінцевим споживачам.","PeriodicalId":427916,"journal":{"name":"Vidnovluvana energetika","volume":"35 18","pages":""},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2024-04-05","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"140737703","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}