Статті (ВДЕ)
Постійне посилання зібрання
У зібранні розміщено матеріали, що опубліковані або готуються до публікації в наукових журналах та збірниках.
Переглянути
Нові надходження
Документ Відкритий доступ Комплексне використання відновлюваних джерел енергії – підсумки науково-практичної конференції 2023 р.(Інститут відновлюваної енергетики НАН України, 2023) Кузнєцов, Микола ПетровичМетою роботи є аналіз актуальних проблем відновлюваної енергетики за результатами матеріалів ХXIV Міжнародної науково-практичної конференції «Від-новлювана енергетика та енергоефективність у ХХІ столітті». Розглянуто тези доповідей, що сто-суються загальних питань використання відновлюваних джерел енергії, зокрема їх комплексного вико-ристання. Проаналізовано головні напрями досліджень в галузі відновлюваної енергетики. До актуаль-них питань віднесено: законодавче поле, організаційні заходи; досягнення енергетичної ефективності, енергетичний менеджмент; потреби в балансуванні енергетичних систем з високою часткою віднов-люваної генерації; математичне забезпечення задач з оцінки можливостей відновлюваної енергетики; врахування особливостей споживання енергії; технічні особливості роботи комбінованих енергосис-тем; взаємодія науки та промисловості під час впровадження інноваційних розробок. Окреслено перс-пективи та напрями подальших досліджень.Документ Відкритий доступ Оцінка можливості використання даних швидкості вітру, отриманих методом реаналізу, для вирішення задач вітроенергетики(Інститут відновлюваної енергетики НАН України, 2023) Петренко, К. В.; Кузнєцов, М. П.; Іванченко, І. В.; Кармазін, О. О.; Борсук, А. С.Мета статті – проаналізувати відповідність даних швидкості вітру на метеостанціях (МС) України та від-повідних до їх географічних координат, супутникових даних, представлених на порталі NASA POWER; з’ясувати можливість використання даних реаналізу для вітроенергетичних розрахунків. Проаналізовано кореляційні зв’язки та похибки моделювання для мережі із 70 МС та відповідних до їх координат часових рядів погодинних даних швидкостей вітру бази даних реаналізу MERRA-2. Встановлено, що використання даних реаналізу є доцільним для попередньої оцінки середньої швидкості вітру та вітроенергетичного потенціалу регіонів, середні швидкості вітру яких є вищими 3,5 м/с і які характеризуються рівнинним рельєфом та відсутністю елементів ландшафту, що здатні спотворити вітрову картину. Для таких регіонів похибка моделювання швидкості вітру становить 0,5 м/с (13,95 %), відносна похибка розрахунку середньорічного виробітку електроенергії та КВНП є рівною 17,5 %. Дані реаналізу показують вищі значення швидкості вітру для всіх МС, крім високогірних, для яких змодельовані значення є заниженими. В цілому вищим швидкостям вітру відповідають нижчі значення відносної похибки розрахунків та вищі значення коефіцієнтів кореляції середньодобових та середньомісячних значень швидкості вітру (до 0,95). Проте використання даних реаналізу для розробки інвестиційних проєктів та прогнозування виробітку ВЕС можливе лише після попереднього калібрування та верифікації для кожного конкретного випадку.Документ Відкритий доступ Аналіз взаємозалежностей параметрів фотоелектричних модулів та їх змінення при різних рівнях сонячної радіації(Інститут відновлюваної енергетики НАН УКраїни, 2023) Гаєвський Олександр Юлійович; Іванчук Владислав Юрійович; Гаєвська Ганна МиколаївнаДосліджено характеристики та параметри фотоелектричних модулів (ФМ), які отримані шляхом швидкого сканування вольт-амперних характеристик (ВАХ) за допомогою автоматизованої вимірювальної системи на мікрокомп’ютерній платформі Rasberry Pi. Розроблено теоретичну модель та алгоритм обробки даних для аналізу змінення параметрів ФМ з напругою й отримання їх взаємозалежностей. Чисельне визначення цих параметрів дає змогу охарактеризувати електричні втрати й процеси рекомбінації в фотоелементах при різних зовнішніх умовах. Показано, що в окремих областях напруги поблизу точки максимальної потужності коефіцієнт неідеальності pn-переходу А може набувати великих значень (до 4-5), що характерно для ФМ, виготовлених за сучасними технологіями. Проаналізовано змінення послідовного опору Rs і фактора A поблизу напруги холостого ходу залежно від рівня сонячної радіації.Документ Відкритий доступ Energy unit kit for photovoltaic cluster(Інститут відновлюваної енергетики НАН України, 2023) Бондаренко, Дмитро; Матях, Сергій; Суржик, Таміла; Шевчук, ВолодимирSince solar generating capacity can be segmented, it is promising to move to the construction of generating power stations in the form of a cluster structure and the creation of unified generating units. It should also be noted that many households and small businesses are switching to using local, small-capacity solar power plants for their own needs. Such generating mini-stations are quite typical and contain elements typical for their purpose and nominal parameters. Thus, it is proposed to create, and in the future to apply, typical universal mini power plants, which are units for the construction of power-generating clusters. In article, detailed set of the unit is shown.Документ Відкритий доступ Аналіз концентраційних установок сонячного випромінювання для забезпечення роботи дигуна Стірлінга(Інститут відновлюваної енергетики НАН України, 2023) Головко, Володимир Михайлович; Бережнюк, Микола МиколайовичЩороку відновлювані джерела енергії стають поширені-шими завдяки можливості їх використання як децентралізованого та автономного джерела енергії. Таким джерелом енергії може бути установка з двигуном Стірлінга, яка може використовувати теплоту від Сонця або від спалювання традиційного палива для виробництва електроенергії та використання відпрацьованої теплоти. В статті проведено аналіз концентраційних установок сонячного випромінювання для забезпечення різниці температур, при якій робота двигуна Стірлінга стає можливою. Результатом аналізу є визначення переваг, недоліків та порівняльних характеристик концентраційних сонячних установок, а саме: рефлекторів параболічного типу, лінійних рефлекторів Френеля, концентраційних веж, параболічних концентраторів тарілчастого типу та концентраторів з використанням лінз (Френеля).Документ Відкритий доступ Аналіз методів і алгоритмів дослідження режимної надійності енергосистем в умовах каскадного розвитку відмов(Інститут відновлюваної енергетики НАН України, 2023) Бардик, Євген Іванович; Бондаренко, Олександр Леонідович; Заклюка, Ігор В'ячеславовичПроаналізовано причини виникнення і механізми ескалації найбільш відомих системних аварій і каскадних відмов, що відбулися в різних країнах світу в останні десятиліття. Виділено три градації можливих змін станів в електроенергетичних системах (ЕЕС) з точки зору ризику виникнення аварії. За результатами аналізу послідовностей подій в умовах розвитку системних аварій сформований узагальнений сценарій каскадного процесу розвитку аварії. Запропоновано комплексний імовірнісно-статистичний підхід і алгоритм для дослідження режимної надійності ЕЕС при відмовах електрообладнання і каскадного розвитку відмов, який ґрунтується на використанні ризику в якості показника надійності, що дає можливість визначити ресурс працездатності та імовірність відмови обладнання на інтервалі часу спостереження, оцінювати ризик розвитку каскадної аварії та рівень важкості кінцевих станів системи в умовах невизнаності інформації.Документ Відкритий доступ Електролітичне виробництво водню для вітроводневих станцій(Інститут відновлюваної енергетики НАН України, 2023) Кудря, С. О.; Яценко, Л. В.; Шинкаренко, Л. Я.; Ткаленко, М. Д.Проблематика розвитку вітроводневої енергетики України полягає в необхідності створення ефективної водневої інфраструктури − систем виробництва, акумулювання, зберігання, транспортування та перетворення водню на енергію необхідної якості. Застосування водневих технологій дає змогу оптимізувати вітроенергетичну систему та досягти більшої економічної ефективності за рахунок використання надлишкової енергії, зниження втрат від вимушених зупинок вітроелектричного обладнання, оскільки забезпечується неперервність роботи генерувальної системи. Обладнання для отримання водню є одним із основних елементів вітроводневих комплексів, вдалий вибір якого забезпечує високу енергетичну та економічну ефективність енергосистем. Результати вивчення технічних характеристик і технологічних параметрів установок з виробництва водню показують, що найприйнятнішими для вирішення задач у комплексі з вітровими енергоустановками сьогодні є електролізні установки, на яких водень отримують методом розкладу води. Перспективи отримання та використання зеленого водню сприяли появі нових техніки й технологій електролітичного розкладу води, вибір яких допоможе під час проєктування та створення вітроводневих станцій. Завдяки достатній простоті й надійності отримання електролітичного водню, високій чистоті вироблених водню й кисню, великому ресурсу установок і можливості автоматизації процесу електролізу води використання сучасних технічних засобів сприятиме підвищенню енергетичної та економічної ефективності енергосистем. Використання водню, отриманого як універсальне паливо, що може замінити нафту й природний газ, сприятиме зменшенню залежності України від країн-постачальників. Особливо привабливим є масштабне виробництво електролітичного водню за допомогою офшорної вітрової енергії. Повоєнний розвиток вітроводневої енергетики забезпечить зміну структури паливно-енергетичного комплексу України шляхом збільшення в ньому вітрової енергії, підвищення стабільності роботи вітроелектричного обладнання, ефективності та надійності електропостачання, а також матиме позитивний вплив на довкілля. Бібл. 24.Документ Відкритий доступ Інституту відновлюваної енергетики НАН України –20 років(Інститут відновлюваної енергетики НАН України, 2023-12) Кудря, Степан Олександрович; Кузнєцов, Микола Петрович; Яценко, Любов ВолодимирівнаНа сьогоднішній день використання відновлюваних джерел енергії (ВДЕ) є одним із основних пріоритетів розвитку енергетики для більшості розвинених країн світу. Зокрема, США, Німеччина, Іспанія, Швеція, Данія, Японія планують у перший половині ХХІ століття довести частку ВДЕ в загальному енергобалансі до 50 %, але кількість країн, міст та окремих громад, які ставлять за мету забезпечення енергоспоживання за рахунок ВДЕ невпинно збільшується, і деякі з них прагнуть перейти до ВДЕ на рівні 100 %. Енергетична стратегія України передбачає, що до 2035 року частка ВДЕ в Україні складатиме 25 %. Але з огляду на руйнування, завдані ворогом об’єктам теплової генерації та мережам електропостачання України, держава має посилити розвиток ВДЕ і прискорити енергетичний перехід: це питання національної безпеки і безпеки передачі електроенергії, для вирішення якого Україна має повною мірою задіяти свій науково технічнийпотенціал, в якому головна роль відводиться науковим установам, які займаються питаннями розвитку систем ВДЕ. Флагманом серед таких наукових закладів безумовно є Інститут відновлюваної енергетики НАН України, який ввібрав у себе досвід та знання кількох поколінь науковців галузі ВДЕ, та створив унікальну дослідно-експериментальну базу для реалізації їх потенціалу. У статті викладено фактичні матеріали щодо напрямків діяльності, наукового потенціалу, досягнень а також історії та передумов створення Інституту відновлюваної енергетики НАН України. Дана інформація щодо керівництва Інституту, його структури по відділах та їх завданнях.Документ Відкритий доступ Можливості використання програмного комплексу TIMES з урахуванням негарантованої потужності відновлюваних джерел енергії(Інститут відновлюваної енергетики НАН України, 2023-12) Кузнєцов, Микола Петрович; Лисенко, Ольга ВалеріївнаМетою цієї роботи є аналіз можливостей використання моделі довготермінового прогнозування розвитку енергетики для адекватного відображення особливостей відновлюваних джерел енергії (ВДЕ) негарантованої потужності (сонячної, вітрової) з урахуванням часової мінливості та рівня невизначеності. Задачі довготермінового моделювання розвитку енергетики вимагають комплексного підходу з урахуванням усіх особливостей різних джерел енергії. Поєднання енергетичних систем вимагає узгодженого підходу до планування їх розвитку. Одним із засобів оптимального планування є програмний комплекс TIMES, застосований також в Україні. Однак зростання частки відновлюваних джерел негарантованої потужності накладає додаткові вимоги до математичного апарату. Модулі врахування клімату й стохастичності програми TIMES не розраховані на випадкову природу ВДЕ. В роботі пропонується використати наявні можливості програми, спрямовані на забезпечення гнучкості підходів, доповнивши їх факторами невизначеності ВДЕ. Вкладається новий зміст у деякі атрибути товарів, товарних потоків та процесів, що дає змогу врахувати ймовірні відхилення від очікуваних значень. Випадковий характер ВДЕ може бути описаний через показники дисперсії значень та щільності розподілу. Фактор ризику використовується як технічний параметр, завдяки чому можна отримати діапазон рішень з заданою достовірністю. Це дозволяє врахувати ймовірність незбалансованості поточних енергетичних потоків, забезпечивши певний запас стійкості енергосистеми в розумних межах. Бібл. 12, рис. 1.Документ Відкритий доступ Аспекти подальшого розвитку фотоенергетики за матеріалами науково-практичної конференції «Відновлювана енергетика та енергоефективність у ХХІ столітті» 2023(Інститут відновлюваної енергетики НАН України, 2023-12) Бондаренко, Дмитро Володимирович; Матях, Сергій Володимирович; Суржик, Таміла Володимирівна; Шейко, Ірина ОлегівнаРозглянуто та узагальнено основні результати доповідей на секції «Сонячна енергетика», зокрема одного з напрямів сонячної енергетики – фотоенергетики. У роботі секції з цього напряму взяли участь фахівці з України, Польщі, Чеської Республіки та Республіки Узбекистан. Всього було представлено 22 доповіді, які стосувалися питань підвищення енергоефективності та надійності роботи сонячних електростанцій, особливостей експлуатації сонячних автономних електростанцій та установок, нових технологій виготовлення фотомодулів тощо. Здебільшого в доповідях висвітлювалися питання створення та функціонування енергоефективних і надійних сонячних електростанцій. Ключові слова: електрична енергія, сонячна електростанція, фотоелектричний модуль, енергоефективність, штучний інтелект, фотоелектричні технології.Документ Відкритий доступ Аналіз інвестиційної привабливості окремих сегментів потужності малопотужних вітроелектричних установок(Інститут відновлюваної енергетики НАН України, 2023-12) Коханєвич, Володимир Петрович; Марченко, Надія В'ячеславівна; Будько, Марина Олександрівна; Коханєвич, Володимир ВолодимировичДля розвитку в Україні галузі вітроенергетики необхідні відповідні інвестиції. Основні об’єми інвестицій вкладаються українськими національними компаніями в будівництво вітроелектростанцій. Мала вітроенергетика розвивається за рахунок малих інвесторів та окремих ентузіастів. Також необхідно враховувати низьку купівельну спроможність більшої частини населення, що потребує максимально точного визначення напряму інвестування в цю галузь для гарантування повернення коштів інвестору. Питання визначення напрямів інвестування розглядалось у низці робіт, де був проведений аналіз основних конструкцій вітрових установок та визначено діапазон потужностей установок, в яких найбільше зацікавлений споживач, а саме: від 1 до 10 кВт. Цей діапазон надто широкий, оскільки включає установки, які суттєво відрізняються своїми функціональними можливостями. Для вирішення поставлених задач, як і в попередніх роботах, було використано метод парних порівнянь та запропоновано дві групи критеріїв для аналізу. До першої групи входять критерії, в яких зацікавлені потенційні покупці, тобто: зацікавленість споживачів у певній потужності вітроустановки; можливість монтажу без використання транспортно-підйомних засобів; можливість обслуговування та дрібного ремонту власними силами споживача; можливість акумулювання. До другої групи критеріїв віднесено критерії, які цікавлять інвестора: наявність технічної документації; наявність експериментального або дослідного зразка; наявність технологій та обладнання для серійного випуску. Також було визначено та обґрунтовано вибір сегментів потужностей, а саме: від 2 до 3 кВт; від 3 до 4 кВт; від 4 до 6 кВт та від 6 до 10 кВт. На основі проведеного порівняльного аналізу найвищу інтегральну оцінку 85,813 отримав сегмент потужностей від 3 до 4 кВт, який пропонується для подальшого інвестування. Бібл. 15, табл. 5.Документ Відкритий доступ Автономна система вимірювання на основі мікрокомп’ютера для тестування фотоелектричних модулів(ІВЕ НАН України, 2022) Гаєвський, Олександр Юлійович; Іванчук, Владислав ЮрійовичВ даній роботі розроблено конструкцію та програмні алгоритми автономної системи для тестування фотоелектричних модулів (ФМ) в реальних умовах експлуатації. Також розвинутий метод обробки вольт-амперних характеристик (ВАХ) модулів дозволяє визначати параметри фотомодулів: фотострум, зворотний струм насичення pn-переходу, коефіцієнт неідеальності, послідовний та паралельний опори електричних втрат. Слід визначити, що ці параметри, як правило, не надаються виробниками модулів, але вони суттєві для визначення поточного стану ФМ, їх діагностики, а також для коректного прогнозування роботи фотоелектричних станцій (ФЕС) в різних зовнішніх умовах. Автоматизована вимірювальна система сконструйована на базі мікрокомп’ютера Raspberry Pi B, в ній реалізований метод сканування ВАХ шляхом зміни резистивного навантаження. Комутація резисторів здійснюється MOSFET-транзисторами, які керуються певною програмою, записаною в пам’ять мікрокомп’ютера. Тривалість сканування всій ВАХ не перевищує кількох секунд, що дає можливість отримувати реальну ВАХ при змінних сонячної радіації і температурі, та проводити тестування ФМ в польових умовах на ФЕС. Параметри ФМ у рамках однодіодної схеми заміщення розраховуються за допомогою оригінального методу рішення системи нелінійних рівнянь за стійким ітераційним алгоритмом, який заснований на розкладанні нелінійних рівнянь за малими параметрами та забезпечує визначення параметрів на протязі не більш десяти секунд.Документ Відкритий доступ Резервна фотоелектрична станція в умовах періодичних відключень споживачів від електромережі(ІВЕ НАН України, 2023) Гаєвський, Олександр Юлійович; Гаєвська, Ганна Миколаївна; Іванчук, В. Ю.Робота присвячена розробці моделі та методики роз- рахунку резервної фотоелектричної системи (РФЕС), призначеної для підтримки локального споживача при періодичних відключеннях від електромережі. Запропоновані метод та алгоритм розрахунку, що засновані на рівняннях балансу енергії в системі протягом доби для заданих добових профілів навантаження та сценарію відключення. Метод дозволяє розрахувати необхідні розмірні параметри РФЕС: необхідну потужність масиву фотомодулів Pinst і сумарну ємність акумуляторів Qinst. Змодельовані різні сценарії відключення для РФЕС, розташованої в Київській області, яка забезпечує підтримку добового навантаження 10 кВт. Отримані залежності параметрів Pinst і Qinst від характеристик сценаріїв відключень. Оцінена надійність резервного електропостачання при відхиленні енергії заряду батареї на початок доби від необхідного рівня. Представлений метод визначення розмірів РФЕС може бути використаний при проєктуванні систем локального резервного електропостачання житлових будинків або малих підприємств для умов воєнного стану.